肥皂盒注塑模具設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第5頁(yè)共5頁(yè)1引言注塑模具作為我國(guó)工業(yè)的基礎(chǔ)，在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)中占有很大的地位，因此關(guān)于注塑模具技術(shù)的考核也將會(huì)是評(píng)價(jià)一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。在第十一五規(guī)劃中指，注塑模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機(jī)械、電子、汽車、石化、建筑都要求注塑模具工業(yè)發(fā)展與之適應(yīng)。注塑模具的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高效、產(chǎn)品的質(zhì)量有保障、材料的消費(fèi)有限、生產(chǎn)成本低下，因此得到了廣泛的運(yùn)用，這是其他加工制造業(yè)無(wú)法媲美的。由于政府十分重視關(guān)懷我國(guó)注塑模具工業(yè)，并提出相應(yīng)的優(yōu)惠政策來(lái)進(jìn)行模具技術(shù)開(kāi)發(fā)，在注塑模具工業(yè)中大量引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，努力提高注塑模具設(shè)計(jì)和制造水平，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。此外，由相關(guān)資料所悉，目前，美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的注塑模具總產(chǎn)值都遠(yuǎn)超機(jī)床總效益。注塑模具技術(shù)的飛躍進(jìn)步推動(dòng)了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)發(fā)展，因此注塑模具真可稱得上是“效益放大器”，注塑模具最終的價(jià)值將會(huì)是自身的數(shù)以百倍。1.1我國(guó)注塑模具行業(yè)發(fā)展概最近幾年，我國(guó)的注塑模具一直發(fā)展良好，這種趨勢(shì)是否能維持下去，是大家特別在意的焦點(diǎn)。個(gè)人認(rèn)為，我國(guó)注塑模具行業(yè)雖然面臨著在中低端產(chǎn)品國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)日益嚴(yán)重還有中高端產(chǎn)品國(guó)外或外企壓力逐漸增大的趨勢(shì)，但由于近幾年的穩(wěn)定發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力今非昔比，足夠可以與其他行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，所以我們可以化壓力為動(dòng)力，繼續(xù)穩(wěn)定進(jìn)步。自從中國(guó)加入WTO以后，全球制造業(yè)正在以迅雷不及掩耳之勢(shì)向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，中國(guó)正在逐漸成為世界制造業(yè)的重要根據(jù)地。根據(jù)有關(guān)權(quán)威報(bào)道，中國(guó)已正式成為世界第一制造大國(guó)。目前，在參與世界產(chǎn)品市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)下，各行業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加，換型加快，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、樣式和外觀的要求也在不斷提高，使得注塑模具需求量增加，對(duì)注塑模具質(zhì)量要求也越來(lái)越高，注塑模具技術(shù)直接影響制造業(yè)的發(fā)展、產(chǎn)品更新?lián)Q代和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力。所以，我們應(yīng)當(dāng)把主要任務(wù)放在提高模具技術(shù)水平。舉例：日本汽車、美國(guó)手機(jī)、韓國(guó)電視機(jī)等產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上占有重要地位，最重要的原因就是日本的注塑模具技術(shù)排在世界前列。1.2注塑模具發(fā)展趨勢(shì)隨著人類步入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)已有2萬(wàn)多家塑料模具生產(chǎn)企業(yè)，塑料模具占整個(gè)行業(yè)40%的份額。雖然我國(guó)注塑模具起步比較晚，技術(shù)設(shè)備、管理水平都比較低，長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的注塑模具設(shè)計(jì)與制造很多依賴于國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，注塑模具的設(shè)計(jì)方法已由傳統(tǒng)的手工繪圖軟件逐步向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）方向發(fā)展，采用CAD/CAE/CAM技術(shù)，極大的提高了塑料注塑模具的設(shè)計(jì)水平及制品質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)注塑模具工業(yè)更快的發(fā)展。目前我國(guó)重要使用的模具設(shè)計(jì)軟件只要為PRO/E、UG、Solidworks等。由于在學(xué)校學(xué)習(xí)時(shí)，PRO/E運(yùn)用最多，因此，采用它作為畢業(yè)設(shè)計(jì)輔助工具。1.3PRO/E軟件介紹Pro/E誕生于上世紀(jì)八十年代，是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。經(jīng)過(guò)了20多年的發(fā)展，已經(jīng)成為了世界上使用最普及的三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)。已經(jīng)廣泛應(yīng)用在日常生活用品的各個(gè)方面。它不僅能夠滿足各類模具的設(shè)計(jì)需求，還可以大大提高模具設(shè)計(jì)效率和成品質(zhì)量。

2塑件的結(jié)構(gòu)分析及工藝分析2.1頂殼結(jié)構(gòu)工藝性分析本次需要設(shè)計(jì)的注塑模具的塑料名稱是澳洲山羊奶皂殼，根據(jù)塑料零件的使用特點(diǎn)：強(qiáng)度高，尺寸適中，化學(xué)性能穩(wěn)定等，故注塑材料選擇ABS，即丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物，它是由三種單體聚合而成的非結(jié)晶型高聚物，具有三種組合物的綜合性能，且無(wú)毒無(wú)味，奶皂殼成型后有較好的光澤。由于物質(zhì)的熱脹冷縮，塑料制品在冷卻后會(huì)發(fā)生收縮，然后緊緊包在凸模抽芯型芯上，或者由于黏附作用，塑件緊貼在凹模型腔內(nèi)。因此，為了從型腔中脫出塑件，還要防止脫模時(shí)擦傷模具，在設(shè)計(jì)塑件時(shí)需要留下脫模斜度。這就使得成型塑件內(nèi)表面和外表面沿著各自的脫模方向都有適當(dāng)?shù)男倍?。脫模斜度的大小取決于塑件的性能、幾何形狀及型腔的表面狀態(tài)。鑒于本次設(shè)計(jì)采用的塑料是ABS，所以查表得知，設(shè)置注射模的型腔脫模斜度35'～1°30'，型芯脫模斜度30'～40'，所以本次設(shè)計(jì)取型腔脫模斜度1°30'，型芯脫模斜度40'。奶皂殼的尺寸精度是決定奶皂殼制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)，然而，在滿足奶皂殼使用要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低注塑模具的加工難度和制造成本。根據(jù)精度等級(jí)選用表，ABS的高精度為MT2，一般精度為MT3級(jí)，低精度為MT5，該肥皂殼精度選取一般精度MT3。2.1.1澳洲山羊奶皂殼的結(jié)構(gòu)分析本次需要設(shè)計(jì)模具的零件是澳洲山羊奶皂殼。為了設(shè)計(jì)該注塑模具，就需要對(duì)他的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解和分析。澳洲山羊奶皂殼的三維圖如2.1所示，二維圖如圖2.2所示。圖2.1奶皂殼三維圖分析零件的二維圖和三維圖可以得知，一般來(lái)說(shuō)，精度要求高的塑件和大中型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，對(duì)于精度要求不高的塑件，形狀簡(jiǎn)單，又大批量生產(chǎn)時(shí)，則采用多型腔注塑模具可使生產(chǎn)率提高。綜合考慮生產(chǎn)批量，而且奶皂殼體積不大，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，準(zhǔn)備采用一模兩腔結(jié)構(gòu)比較合適。側(cè)澆口常用于一模多腔的模具，一般開(kāi)設(shè)在分型面上，塑料熔體從內(nèi)測(cè)或外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為矩形，是限制性澆口?？紤]到奶皂殼又是盒類產(chǎn)品的特點(diǎn)。奶皂殼表面質(zhì)量要求不高，采用側(cè)澆口比較好，澆口設(shè)置在奶皂殼底部，不會(huì)對(duì)外觀產(chǎn)生影響。這樣設(shè)置澆口，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時(shí)去除澆口容易，不留下明顯的痕跡。綜上所述，采用一模兩腔單分型面結(jié)構(gòu)。圖2.2奶皂殼二維圖2.1.2奶皂殼的材料分析本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的塑件材料選擇的是工程塑料。是一種無(wú)毒無(wú)味，外表顏色為淡黃色或者白色的不透明塑料，材料密度在1.02～1.05g/cm3易于成型，且具有價(jià)格低，原材料易得的特點(diǎn)，所以也是現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛的塑料。塑料是一種共聚物化合物，主要由分丁二烯、丙烯腈、苯乙烯三種成分構(gòu)成。其中丙烯腈使材料具有良好的耐熱性、耐腐蝕性以及較高的表面硬度。苯乙烯讓塑料制品容易調(diào)色和后續(xù)加工。丁二烯增加了塑件的強(qiáng)度。但ABS材料也有一定的缺點(diǎn)，由于其易吸水性，使其容易在塑料件的表面形成云紋或者斑痕。所以在將原料倒入料斗之前要先干燥。使用ABS塑料的模具澆注系統(tǒng)中應(yīng)盡量減小塑料的流動(dòng)阻力以免產(chǎn)生熔接痕。當(dāng)溫度達(dá)到93度時(shí)，ABS塑料就會(huì)產(chǎn)生熱變形，且長(zhǎng)期暴露在紫外線條件下，ABS塑料會(huì)變得脆硬。2.1.3ABS塑料的一般參數(shù)ABS塑料的一般性能參數(shù)見(jiàn)表2-1。表2-1ABS碎料的一般性能參數(shù)項(xiàng)目性能參數(shù)密度1.02～1.05干燥條件0～90℃2小時(shí)吸水率0.20～0.45%熔點(diǎn)130～160℃成型收縮略率0.40～0.70%比熱容1470J/kgK抗拉強(qiáng)度38MPa屈服強(qiáng)度50MPa彎曲彈性模量1.4GPa拉伸彈性模量35GPa抗彎強(qiáng)度80MPa抗拉強(qiáng)度53MPa抗剪強(qiáng)度24MPa成型溫度200～240℃熱變形溫度70～107℃使用溫度-40～80℃2.2注射機(jī)的選擇以及相關(guān)參數(shù)的確定2.2.1注射機(jī)的選擇注射機(jī)是注射成型所使用的生產(chǎn)設(shè)備。常見(jiàn)的注塑機(jī)根據(jù)它們的外形可分作臥式，立式以及角式注射機(jī)三種類型。還可以根據(jù)塑料在料筒中的塑化方式分為柱塞式和螺桿式注射機(jī)。注射機(jī)的選用主要有以下兩點(diǎn)：根據(jù)塑料的品種，塑件的結(jié)構(gòu)對(duì)注射機(jī)型號(hào)的選擇。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)與注射模的大小，先預(yù)選注射機(jī)型號(hào)。2.2.2ABS的注塑成型工藝參數(shù)表2-2ABS的注塑成型工藝參數(shù)項(xiàng)目工藝參數(shù)注射機(jī)類型柱塞式螺桿轉(zhuǎn)速30～60r/min料筒溫度前段200～210℃中段210～230℃后段180～200℃模具溫度50～70℃噴嘴溫度180～190℃噴嘴形式直通式注射壓力70～90MPa注射時(shí)間3～5s保壓時(shí)間15～30s冷卻時(shí)間15～30s成型時(shí)間40～70s2.3使用PlasticAdvisor進(jìn)行模流分析2.3.1最佳澆口位置的分析通過(guò)使用Pro/E軟件自帶的PlasticAdvisor（塑料顧問(wèn)）模塊對(duì)澳洲山羊奶皂殼進(jìn)行模流分析。如圖2.3所示，圖中藍(lán)色的部分為最佳的澆口位置，紅色部分則表示不佳的位置。圖2.3最佳澆口位置的分析從圖中可以看出，澆口較好的位置集中在殼四周。綜合考慮到塑件的結(jié)構(gòu)，美觀性及后期處理，故將澆口位置定在殼的側(cè)面中心處，初步采用一模兩腔的設(shè)計(jì)。2.3.2填充可行性的分析繼續(xù)對(duì)奶皂殼進(jìn)行填充可行性的分析。將澆口起點(diǎn)位置設(shè)置在流道凝料的上端，如圖2.4所示的箭頭處。綠色的部分代表填充的質(zhì)量良好，從圖上可以看出，該一模一腔的塑件設(shè)計(jì)都是綠色的，所以完全可以繼續(xù)填充，澆口的位置選擇合理，該方案可行。圖2.4填充可行性的分析2.3.3縮痕指數(shù)的分析由于熔融的塑料冷卻后會(huì)產(chǎn)生收縮，故塑件也會(huì)因此產(chǎn)生縮印或者凹陷，這就形成了缺陷?？s痕指數(shù)就是用來(lái)反映缺陷產(chǎn)生可能性的數(shù)值，如圖2.5所示，塑件的最大縮痕指數(shù)為0.054mm，塑件上雖有較多縮痕，但依然滿足評(píng)估的要求，所以該方案是可行的。在后續(xù)的生產(chǎn)中，若果遇到縮痕的產(chǎn)生，也可以采用增加注射壓力和提高注射速度來(lái)解圖2.5縮痕指數(shù)的分析2.3.4填充時(shí)間的分析填充時(shí)間即熔融的塑料從噴嘴注射到澆口直至充滿整個(gè)型腔所用的時(shí)間，在一定程度上，填充時(shí)間的多少?zèng)Q定了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，與工廠的效益掛鉤。如圖所示，紅色部分最先被填充。藍(lán)色部分最后被填充。整個(gè)塑件填充完需要1.49s，滿足快速填充的要求。圖2.6填充時(shí)間的分析2.3.5填充完成時(shí)溫度變化的分析由于熔融的塑料進(jìn)入型腔各位置時(shí)間不同，故每個(gè)部位的溫度也會(huì)產(chǎn)生不同，填充完成時(shí)的溫差如圖2.7所示，其中溫度最高的為紅色部分，溫度最低的為藍(lán)色部分，零件的各部分溫度接近，溫差在合理的控制范圍內(nèi)，所以該設(shè)計(jì)方案是可行的。圖2.7填充完成時(shí)溫度變化的分析2.3.6注射壓力的分析注射壓力分析是模擬填充過(guò)程中的壓力損失及受力情況。如圖2.8所示，澆口處為紅色，壓力最高，達(dá)到20.32Mpa。從圖中可以看出，塑件部分的顏色為藍(lán)色或青色，壓力均小于19.92MPa，所以該設(shè)計(jì)方案是合理可行的。圖2.8注射壓力的分析2.3.7壓降的分析壓降產(chǎn)生的原因主要是塑料流體在型腔內(nèi)填充的過(guò)程中由于摩擦力而產(chǎn)生能量損失。如果能量損失太大，則會(huì)產(chǎn)生充不滿的現(xiàn)象。如圖2.9所示，壓降最大處在紅顏色的部分，壓降最小處在藍(lán)顏色的部分，其最大壓降為20.32MPa，整體的壓降大概在10.16MPa左右。如果壓降過(guò)大，塑件會(huì)產(chǎn)生缺陷，所以在實(shí)際的生產(chǎn)生活中，常常對(duì)凸凹模進(jìn)行圓角處理，以降低壓降，提高合格品率。圖2.9壓降的分析2.3.8氣穴位置的分析由于填充過(guò)程中，壓力不能及時(shí)排除模具外，所以在模具開(kāi)模時(shí)，殘留的空氣就會(huì)被分離出來(lái)，形成氣孔，使得塑件的表面產(chǎn)生缺陷。如圖2.10所示，零件表面基本沒(méi)有氣孔，不會(huì)對(duì)塑件的成型質(zhì)量造成影響。圖2.10氣穴位置的分析2.3.9冷卻質(zhì)量的分析如圖2.11所示，是對(duì)塑件冷卻質(zhì)量的分析，綠顏色的部位是冷卻質(zhì)量最好的部位，黃顏色次之，黃顏色是冷卻質(zhì)量欠佳的部位。從圖中可以看出成型塑件大部分都是綠色，冷卻質(zhì)量較好，而側(cè)凹和流道處較差。該分析可以作為冷卻水道布置的依據(jù)，可以將水道布置在靠近澆口的位置從而提高塑件的冷卻質(zhì)量。圖2.11冷卻質(zhì)量的分析2.3.10冷卻時(shí)間變化的分析冷卻時(shí)間變化是指填充完畢后，塑料流體在模具內(nèi)冷卻成型所需的時(shí)間。如圖2.12所示，是對(duì)塑件冷卻時(shí)間變化的分析，塑件大部分都為藍(lán)色，代表塑件的冷卻時(shí)間相同，成型質(zhì)量好，表面質(zhì)量好。青色部分為流道凝料，因?yàn)椴贾昧死鋮s水道，流道凝料的冷卻時(shí)間也可以大大縮短，以提高塑件的生產(chǎn)效率。圖2.12冷卻時(shí)間變化的分析3澳洲山羊奶皂殼注射模具的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)3.1確定型腔數(shù)目及排布方式一般來(lái)說(shuō)，精度要求高的塑件和大中型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，對(duì)于精度要求不高的塑件，形狀簡(jiǎn)單，又大批量生產(chǎn)時(shí)，則采用多型腔注塑模具可使生產(chǎn)率提高。常見(jiàn)的模具形式有單型腔注射模和多型腔注射模這兩種。單型腔注射模，顧名思義就是一次只能生產(chǎn)一件塑料產(chǎn)品的模具。單型腔注射模的特點(diǎn)是：零件精度高、模具成本低。但由于是一模一腔，導(dǎo)致其生產(chǎn)率較低，從而變相提高了單個(gè)塑件的制作成本，適用于NPI階段的小批量試產(chǎn)以及產(chǎn)生大件或者尺寸精度要求高的塑件。多型腔注射模顧就是一套模具一次可以生產(chǎn)兩個(gè)及兩個(gè)以上的產(chǎn)品的模具。多型腔注射模按照型腔排布方式有平衡式和非平衡式兩種。多型腔注射模的優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)效率高，單個(gè)塑件的制造成本低。但不便于控制零件尺寸，導(dǎo)致了塑件的成型尺寸精度偏低。同時(shí)，多型腔注射模的模具結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，且模具的制作成本比較高。多型腔注射模多在批量生產(chǎn)時(shí)使用。綜合考慮生產(chǎn)批量，而且本次設(shè)計(jì)的奶皂殼體積不大，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，針對(duì)他的特點(diǎn)，既要滿足效率，又要考慮質(zhì)量，所以準(zhǔn)備采用一模兩腔結(jié)構(gòu)比較合適。型腔數(shù)量確定以后，便進(jìn)行型腔的排布。側(cè)澆口的一模兩腔的型腔的排布長(zhǎng)采用H形布局，型腔布局如圖3.1所示。3.2分型面的確定3.2.1分型面的定義分型面就是動(dòng)模與定模輪廓重合部分的曲面。它的位置在塑件的最大輪廓處，是用于取出塑料零件和流道凝料的分離面。分型有很多種，如平面，斜面，階梯面，曲面等。使用最廣泛的，最常見(jiàn)的是平直分型面。合理的設(shè)計(jì)分型面，對(duì)于塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率起到非常重要的作用。所以要合理選擇分型面。3.2.2分型面選擇的基本原則如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到肥皂殼在注塑模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、奶皂殼的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、注塑模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：保證塑料制品能夠脫模；使奶皂外形美觀，容易清理；有利于抽芯位置的布置；使分型面容易加工；分型面設(shè)計(jì)的應(yīng)當(dāng)便于排氣，降低塑件對(duì)質(zhì)量的要求；分型面要便于后期的凹凸加工。3.2.3確定分型面結(jié)合分型面的設(shè)計(jì)原則與模具其他部分的設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)的分型面如圖3.2所示：圖3.2分型面3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.3.1澆注系統(tǒng)的組成、作用與分類澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口及冷料穴四個(gè)部分組成。澆注系統(tǒng)的作用是讓塑料流體穩(wěn)定地注入模具型腔中。在填充和冷卻的過(guò)程中，能夠把壓力平穩(wěn)的分配到塑件各個(gè)部分，以提高塑件的成型質(zhì)量。澆注系統(tǒng)有直澆口和橫澆口這兩種。其中直澆口往往是使用立式或者是臥式注射機(jī)。橫澆口的主流道一般平行于分型面，常常采用角式注射機(jī)。3.3.2澆注系統(tǒng)的基本特點(diǎn)澆注系統(tǒng)的基本特點(diǎn)有：（1）排氣良好,能順利的引導(dǎo)熔融塑料填充到型強(qiáng)的各個(gè)深度，不產(chǎn)生渦流和紊流，并能使型腔內(nèi)的氣體順利排出；（2）流程短,在滿足成型和排氣良好的前提下，要選取短的流程來(lái)填充型腔，且應(yīng)盡量減少折彎，以降低壓力損失，縮短填充時(shí)間；（3）防止型芯和嵌件變形,應(yīng)盡量減少熔融塑料正面沖擊直徑較小的型芯和金屬嵌件，防止型芯折彎變形或嵌件移位；（4）整修方便,進(jìn)料口位置和形式應(yīng)結(jié)合奶皂殼形狀考慮，做到整修方便并無(wú)損奶皂殼的外觀和使用；(5)為了避免塑件產(chǎn)生翹曲和變形等缺陷，當(dāng)塑件尺寸比較大的時(shí)侯，往往采用多個(gè)澆口；(6)布置冷料穴：可以提高塑件的成型質(zhì)量；(7)長(zhǎng)度和截面盡量小。3.3.3主流道尺寸的設(shè)計(jì)主流道指由注射機(jī)噴嘴出口起到分流道入口止的一段流道，它是塑料熔體首先經(jīng)過(guò)的通道，且與注塑機(jī)噴嘴在同一軸線。根據(jù)選用的XS-ZY-250型號(hào)注射機(jī)的相關(guān)尺寸得：噴嘴前端孔徑：mm噴嘴前端球面半徑：R0=14mm根據(jù)注塑模具主流道與噴嘴的關(guān)系R=R0+(1～2)mm(5.1)d=d0+(0.5～1)mm(5.2)主流道球面半徑取R=14mm主流道小端直徑取d=5mm為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，傾斜度為2～6度，本次注射量比較大，為了提高注射效率，將主流道傾斜度取4度。由于主流道小端口與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道澆口套形式，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。設(shè)計(jì)采用澆口套與定位環(huán)單獨(dú)分開(kāi)加工，兩者分別通過(guò)螺釘固定在定模座板和定模板上，澆口套和定位圈裝配如圖3.3所示：3.3.4分流道尺寸的設(shè)計(jì)分流道是主流道與澆口之間的通道。它是熔融塑料由主流道流入型腔的過(guò)渡段，能使塑料的流向得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換。對(duì)多腔模分澆道還起著向各型腔分配塑料的作用。分流道布置原則：多腔注塑模的排列和分流道布置，往往有很多選擇，在實(shí)際工作中應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)原則。力求平衡、對(duì)稱。一模多腔的注塑模具，盡量采用平衡布置，使各型腔在相同溫度下同時(shí)充模。分流道的截面形狀常用的分流道截面形狀有全圓形、梯形、半圓形、矩形和U字型等。在分流道的設(shè)計(jì)中，尤其要減少熱量和壓力的損失。如圖3.4為分流道截面的形狀。圖3.4分流道截面的形狀通過(guò)以上圖和所了解知識(shí)，可以比較各種澆口截面的區(qū)別，圓形截面和梯形截面效率較高，由于梯形截面常用于三板模具中，所以本次設(shè)計(jì)采用2板模具常用的圓形截面，本次設(shè)計(jì)采用全圓形分流道截面，由于注射量較大，分流道相應(yīng)取大一些，直徑D=6mm。3.3.5澆口的設(shè)計(jì)澆口又叫做進(jìn)料口，是連接分流道和型腔之間的通道。它的位置、形狀和尺寸對(duì)產(chǎn)品奶皂殼的成型有較大的影響。它的設(shè)計(jì)包括了形狀、尺寸的確定和位置的選擇。澆口設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題：（1）壓力損失大，需用較大的注射壓力或縮短澆口長(zhǎng)度。（2）易形成熔接痕、縮孔、氣泡等缺陷，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮澆口位置的選擇和排氣措施。考慮到不影響奶皂殼產(chǎn)品的美觀，進(jìn)料部分一般選擇在制件的底面或背面較隱蔽處，本次設(shè)計(jì)用的是側(cè)澆口，如圖3.5所示：圖3.5側(cè)澆口3.3.5冷料穴的設(shè)計(jì)冷料穴是澆注系統(tǒng)中重要的組成部分。作用就是固定首先進(jìn)入型腔中的冷料。避免其被注入型腔的塑件部分。冷料穴的下方還可以設(shè)計(jì)拉料桿，便于塑件的脫模。3.4注射機(jī)的選用注射機(jī)是注射成型用到的設(shè)備，其基本的工作流程如下。加熱、預(yù)塑化。合模鎖緊、注射裝置前移。注射、保壓。（4）卸壓、注射裝置后移。（5）開(kāi)模、頂出塑件。注射機(jī)有很多種類。其中，臥式螺桿式注塑機(jī)最常見(jiàn)。3.4.1單次注射量的計(jì)算與校核注射機(jī)技術(shù)參數(shù)中的最大注射量為理論注射量。在塑件的生產(chǎn)中不能按照理論注射量來(lái)計(jì)算。注射機(jī)的最大注射量應(yīng)大于制品的重量或體積(包括流道及澆口凝料飛邊)，通常注射機(jī)的實(shí)際注射量最好是注射機(jī)的最大注射量的80％，所以選用的注射機(jī)最大注射量應(yīng)為。計(jì)算奶皂殼的體積和質(zhì)量，借助Pro/E軟件的分析模塊，可以很方便的測(cè)量出塑件的體積。如圖3.6所示：圖3.6塑件的質(zhì)量屬性從質(zhì)量屬性的分析結(jié)果中可以看出塑件以及凝料的體積，查詢?cè)O(shè)計(jì)手冊(cè)可知ABS工程塑料的密度，所以整個(gè)塑件的質(zhì)量m=×=1.05×55.1=57.86g。澆注系統(tǒng)凝料體積在沒(méi)有設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的情況下是無(wú)法確定的，所以需借住經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算，在這里澆注系統(tǒng)的凝料按肥皂殼體積的0.2倍來(lái)計(jì)算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積：由。根據(jù)注射所需的壓力和肥皂殼的重量以及其它情況，可初步選用的注射機(jī)為初步選用注射機(jī)為XS-ZY-250。3.4.2注射機(jī)型號(hào)的選擇國(guó)內(nèi)的注射機(jī)型號(hào)中的表示成型。表示塑料機(jī)械。表示注射機(jī)。表示螺桿式。根據(jù)前面的計(jì)算數(shù)據(jù)，綜合考慮選擇合適的注塑機(jī)。查找設(shè)計(jì)手冊(cè)，決定初步使用注射機(jī)。該型號(hào)注射機(jī)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表所示：表3.1型注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)額定注射量250cm3螺桿直徑50mm注射壓力130MPa注射行程160mm注射方式螺桿式鎖模力1800kN最大成型面積500cm2最大開(kāi)合模行程500mm模具最大厚度350mm模具最小厚度200mm噴嘴圓弧半徑18mm噴嘴孔直徑4mm頂出形式機(jī)械定出，兩側(cè)設(shè)有頂桿頂出動(dòng)、定模固定板尺寸598mm×520mm拉桿空間448mm×370mm合模方式液壓-機(jī)械液壓泵流量130L/min、12L/min液壓泵壓力6.5MPa機(jī)器外形尺寸4700mm×1000mm×1815mm3.4.3注射機(jī)技術(shù)參數(shù)的校核（1）最大注射量的校核（3.1）式中，模具型腔和流道的最大容積，；注射機(jī)的理論注射量，，本型號(hào)的注射機(jī)為；注射系數(shù)，本次取0.8。（3.2），故滿足設(shè)計(jì)要求。（2）注射壓力的校核（3.3）式中，=120=100滿足，故選擇合理。（3）鎖模力的校核當(dāng)塑料流體填滿型腔時(shí)，注射機(jī)的軸向會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的力。這個(gè)力應(yīng)該要小于注射機(jī)的鎖模力。不然塑件會(huì)產(chǎn)生飛邊。（3.4）式中，鎖模力安全系數(shù)。一般情況下取1.1～1.2，這里取1.2；注射時(shí)型腔的壓力。一般為注射壓力的倍，這里取；塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積，根據(jù)分析測(cè)量模塊分析得A=28244。(3.5)注射機(jī)鎖模力為。綜上校核，設(shè)計(jì)合理。（4）開(kāi)模行程的校核注塑機(jī)的開(kāi)模行程各不相同。要順利取出塑件則必須滿足以下條件：（3.6）式中注塑機(jī)的最大開(kāi)模行程，查表3.1，得；，如圖3.7所示，取；塑件最大高度，如圖3.8所示，取。由式（3.6）得，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于注塑機(jī)的開(kāi)模行程，故滿足設(shè)計(jì)要求。3.5奶皂殼注塑模的整體設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的一模兩腔的奶皂殼注射模由以下部分組成。型芯型腔。澆注系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)等。塑件成型質(zhì)量的好壞與模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)有種密不可分的聯(lián)系。3.5.1模具輪廓尺寸的設(shè)計(jì)在對(duì)模具的整體尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，最重要的一點(diǎn)就是模具的整體尺寸必須要小于注射機(jī)安裝模具的最大尺寸，否則就會(huì)因?yàn)槟＞哌^(guò)大而無(wú)法安裝。所以選擇合適的注射機(jī)對(duì)模具的成型質(zhì)量起到很重要的作用。（1）模具外形尺寸本次設(shè)計(jì)的奶皂殼注射模具的外形輪廓尺寸為，查表3.1注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)可知型注射機(jī)器的安裝最大尺寸為，所以滿足設(shè)計(jì)要求。（2）模具的總厚度（3.7）式中，注射機(jī)模具最大厚度（）注射機(jī)模具最小厚度（）由式（3.7）可知，XS-ZY-250型注射成型機(jī)=200mm，=350mm。本設(shè)計(jì)的高度滿足要求，故設(shè)計(jì)合理。（3）定位圈的尺寸定位圈與定模固定板定位孔采用的是的間隙配合。定位圈直徑設(shè)置為120。定位圈的最大厚度要比定模座板定位孔的厚度小，本次設(shè)計(jì)中定位圈厚度為15。3.5.2凹模的設(shè)計(jì)凹模是與塑件的上表面相接觸的。凹模的設(shè)計(jì)合理與否，直接關(guān)系到塑件的外表面成型質(zhì)量的好壞。分析產(chǎn)品，其外部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，考慮各方面因素，采用整體式型腔，有足夠的強(qiáng)度與剛度，使用可靠且置換方便。本次設(shè)計(jì)的凹模如圖：圖3.9凹模（1）凹模的徑向尺寸計(jì)算：（3.8）式中，的徑向尺寸，；外形的最大尺寸，；塑件的平均收縮率，；公差，制造公差，?；颍敬卧O(shè)計(jì)取。由式（3.8），可以求得：（2）凹模的深度尺寸計(jì)算：（3.9）式中，凹模的深度尺寸；塑件高度最大處的尺寸，。由式（3.9），可以求得：3.5.3凸模的設(shè)計(jì)（1）凸模的徑向尺寸計(jì)算：（3.10）式中，凸模的徑向尺寸，；塑件的內(nèi)形最小尺寸，；由式（3.10），可以求得：（2）凸模的高度計(jì)算：（3.11）式中，凸模的高度尺寸，；塑件內(nèi)形深度的最小尺寸，。由式（3.11），可以求得：最終模具設(shè)計(jì)結(jié)果如圖3.10所示圖3.10開(kāi)模效果圖4奶皂殼注射模模架及零部件選擇計(jì)算和校核工作完成后，進(jìn)入選擇標(biāo)準(zhǔn)模架的階段。模架的標(biāo)準(zhǔn)化，大大減少了模具的生產(chǎn)周期，方便了模具的生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。4.1標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇和確定通過(guò)計(jì)算出的凸凹模尺寸，以及預(yù)估的導(dǎo)柱、導(dǎo)套、螺釘?shù)奈恢茫x擇使用的標(biāo)準(zhǔn)模架，其尺寸為，其基本結(jié)構(gòu)如下圖4.1所示：4.2確定各模板的尺寸和技術(shù)參數(shù)4.2.1定模座板定模座板是與注射機(jī)定模固定板連接的一塊模板。材料為鋼。定模座板上安裝有主流道襯套以及定位環(huán)。圖4.2定模座板4.2.2動(dòng)模座板定模座板是與注射機(jī)的動(dòng)模固定板相連接的模板，材料為鋼。圖4.3動(dòng)模座板4.2.3定模板定模板是安裝凹模的，材料采用鋼，并調(diào)質(zhì)處理。經(jīng)計(jì)算得到的凹模高度是45，且因?yàn)槎０迳线€要設(shè)計(jì)冷卻水道，所以將定模板高度設(shè)置為，長(zhǎng)寬為。同時(shí)定模板中心開(kāi)了275mm×200mm×40mm的矩形槽，用來(lái)安裝型腔。圖4.4定模板4.2.4動(dòng)模板動(dòng)模板是安裝凸模的，材料和定模扳一樣采用鋼，并調(diào)質(zhì)處理。經(jīng)計(jì)算得到的凸模底部高度為80，由于開(kāi)合模主要是凸模運(yùn)動(dòng)，所以動(dòng)模板要有一定的厚度來(lái)保證強(qiáng)度，所以設(shè)置其厚度為80，長(zhǎng)寬為。圖4.5動(dòng)模板4.2.5推板推板是與注射機(jī)后部的頂桿接觸的。材料采用鋼。設(shè)置其厚度為25，長(zhǎng)寬為。圖4.6推板4.2.6推桿固定板材料采用鋼，厚度設(shè)置為20，長(zhǎng)寬為。圖4.7推板固定板4.2.8墊塊支撐板和動(dòng)模座板之間的兩個(gè)模塊為墊板，其作用就是調(diào)整模具高度，從而滿足安裝到注射機(jī)上的尺寸要求，材料采用的是鋼。圖4.8墊塊4.3導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì)模具的導(dǎo)向元件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套。4.3.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)導(dǎo)柱是模具設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的一個(gè)部分，導(dǎo)柱能不能起到精準(zhǔn)的導(dǎo)向作用直接決定著模具是否可以正常的開(kāi)模和合模，也直接影響到成型塑件的質(zhì)量。由于模具在工作過(guò)程中需要不停的開(kāi)合模，所以在導(dǎo)柱導(dǎo)套之間還要有潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，以減少磨損影響的精度。導(dǎo)柱如下圖4.10所示：圖4.10導(dǎo)柱4.3.2導(dǎo)套的設(shè)計(jì)導(dǎo)套是與導(dǎo)柱配合的導(dǎo)向元件，由于模具生產(chǎn)過(guò)程中需要進(jìn)行很多次的開(kāi)合模，所以要求導(dǎo)套必須要具有很好的耐磨性，所以材料選擇使用T10A。4.4推出元件的設(shè)計(jì)4.4.1推出元件的作用由于開(kāi)模時(shí)，塑料件會(huì)以為冷卻收縮的原因而包裹在型芯上，所以需要設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)將其頂出。4.4.2推出元件的設(shè)計(jì)原則推出元件應(yīng)盡量簡(jiǎn)化，便與生產(chǎn)，以及安全可靠；頂出塑料件的時(shí)候不能破壞塑件；（3）推桿應(yīng)合理分布，平穩(wěn)推出；（4）推桿的長(zhǎng)度應(yīng)