肥皂盒注塑模具设计论文21922

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1、摘要这次毕业设计的主题是实用肥皂盒注塑模具设计，整篇论文共分12章节及附录部分，先简单介绍了塑料模具国内外发展状况，再进行肥皂盒塑料模具的设计（包括装配图和各主要零件图），论文主要内容包括了塑件的工艺分析、模具型腔数目的确定、注塑机的选择、浇注系统的设计、主要零件结构尺寸的确定、成型零部件的设计、导向机构的设计、冷却水道的设计、模具设计结果的校核等，最后列举了本次毕业设计所用到的一系列参考文献，由于水平有限，难免有些错误，还望各位老师批评指正。23一、概述随着我国模具工业迅速发展，每年均有1万余台电火花加工机床进入模具制造领域。从整个模具行业来看，模具工业的发展主要依靠技术进步，目前技术含量较

2、高的大型、精密、复杂、长寿命模具不断增长，这些高技术模具的发展，推动了模具加工技术的进步，许多高新技术模具加工设备应运而生，就拿中国市场来说，高精度机床已经开始推广，比如三菱电机新推出的MA2400,EA8AM和EA12AM等机床都全部定位在高精度加工，而且全部是热变形补偿。但是我国现阶段模具行业整体发展水平不高，因此缩短模具制造周期是模具制造和设计行业目前应尽力解决的问题。在塑料模具制造和设计领域，塑件从设计到成型是一个十分复杂的过程，它包括书剑设计、模具机构设计、模具制造和塑件生产等几个主要方面，他需要塑件设计、模具设计、模具加工工艺等方面的专业人才和熟练操作工人协同努力来完成，这是一个设

3、计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。目前模具行业的设计人员大多依靠自己的经验进行模具设。但由于塑件的多样性、复杂性和设计人员经验的局限性，长期以来，工程技术人员很难精确的设计出一副可以减少成本、节省时间、提高塑件质量及合格率的最佳设计方案。近年来，随着模具CAE技术的发展和日趋成熟，为工程技术人员设计修改塑件和模具提供了越来越多的便利条件和辅助工具。在塑料模具制造和设计方面，最新产生了MoldFlow,它是专业从事注射成型CAE软件和咨询的MoldFlow公司的系列塑件，MoldFlow的MPI模块提供了强大的分析功能，在分析上较之Pro/E更专业化，可以方便的输入CAD模型、选择和查

4、找材料、建立分析模型，进行填充、流变、冷却、翘曲等一些列分析。在现代的塑料模具设计行业，通过把Pro/E和MoldFlow的结合，分别发挥各自强大的功能优势，更能弥补模具设计中经验不足带来的缺陷，利用分析结果来检查成型工艺条件是否正确合理，并指导和优化模具设计，大大提高了模具设计的效率和成功率。在现代注射模设计工艺中，模具设计的公益性得到了越来越广泛的关注。评价一副注射模设计的优劣，不仅在于其是否能满足产品饿要求，生产出合格的零件，其工艺性也是一个很重要的评价标准。模具材料的选用、模具结构的布局、模具零件的加工、模具的维修等工艺性问题，都是注射模设计过程中应该加以考虑的，这样才能保证所设计的注

5、射模生产成本低、使用寿命长、生产效率高。下面讲我这次的毕业设计，其内容是实用肥皂盒的注塑模具设计，这里我们设计的肥皂盒是在上盖上打孔，肥皂放在上盖上，这样水会沿孔斜度往下盖流，水积在下盖里，上下盖之间有一定的距离保证一定的时间里水不会满到上盖的肥皂上，积水手动倒掉即可，这样即保证了肥皂的利用率，又保证了房间的清洁。其设计方案通过Pro/E建模如图1.1和1.2。-42 HRC图1.1 肥皂盒整体外型图 图1.2 肥皂盒整体结构分开模型图该设计的优点是：结构简单，使用性强，提高肥皂的利用率；缺点是:积在下盖的积水需手动倒出。此次设计是以上盖为主，下盖为辅。在上盖的设计中主要要解决以下几个问题：1

6、、肥皂放在上盖上时，以点接触，设计六个椭圆突出,支撑肥皂，使肥皂和盒子之间以点接触；2、上盖上还要开一个槽，使水可以沿着曲面流人下盖；3、设计浇口时要注意上盖上表面的精度，不能在表面上留有印痕；4、在设计推出机构时要注意推杆放置的位置，放在下表面，不能影响上表面的精度；5、在开模时需保证塑件留在型腔上，用推杆顶出。设计中，辅以下盖的装配图。（见附录）关键词：复位机构，脱模机构，浇口，二、塑件的工艺分析2.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征该塑件材料选用ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度 ，有良好的加工性能和染色性能。ABS材料是微黄色或白色无毒、无味不透明

7、的颗粒，具有良好的刚性和加工流动性，具有突出的力学性能和良好的综合性能，成型的塑件有较好的光泽。密度为1.021.05g/cm。ABS有良好的机械强度和一定的耐油、耐磨和耐化学腐蚀性能。水、无机盐、碱和酸类对ABS几乎无影响。ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易与成型加工，经过调色可配成任何颜色。ABS的缺点是耐热性不高，连续工作温度不超过80C，热变形温度为93C左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易发脆。ABS在升温时粘度增高，所以成型压力高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS吸湿性强，成型加工前原料应进行干燥处理；ABS易产生熔接痕，

8、模具设计时应注意尽量少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。ABS流动性中等，宜用高料温、高模温、高注塑压力成型；其溢边值0.04mm。ABS尺寸稳定性好，不易变形，塑件应尽可能有大的脱模斜度。2.2 分析塑件的结构工艺性该塑件尺寸中等，整体结构较简单，却带有曲面特征。上盖上表面有六个椭圆突出，与下盖配合的边缘部分也是曲面相接，上盖的上表面的表面精度要求较高，下表面为非工作面，精度要求相对较低，再结合其材料性能，故选一般精度等级：五级。2.3 工艺性分析为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口。该浇口又称剪切浇口，是有点浇口演变而来，潜伏式浇口

9、主要用于二模板，从而简化了模具结构。该种浇口斜向开设在模具的隐蔽处，塑料熔体通过型腔的侧面或推杆的端部注入型腔，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面精度与美观效果。塑件的工艺参数：模具温度：注射压力：保压力：注射时间：保压时间：冷却时间：成型周期：三、初步确定型腔数目3.1初步确定型腔数目根据塑件的结构及尺寸精度要求采用一模两腔。可以提高生产效率，实现大批量生产。图3.1型腔分布图四、注塑机的选择4.1 塑件体积的计算按照图1（见附录）塑件所示尺寸近似计算塑件体积：因此26cm塑件质量：g=26.91g4.2按注射机的最大注射量确定型腔数目根据 （4-1）得 (4-2)备注：

10、注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8;注射机最大注射量，cm或g; 浇注系统凝料量，cm或g；单个塑件体积或质量，cm或g；4.3估算浇注系统的体积，其初步设定方案如下： 图4.1 浇注系统示意图10.1cm4.4查表文献42得选用 XS-ZY-125型号注射机五、浇注系统的设计5.1主流道的设计主流道是塑料熔体进入模具型腔最先经过的位置，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。我设计时采用了圆锥形主流道，便于塑料熔体顺利地向前流动，开模时主流道凝料又能顺利的拉出来。这里主流道的设计相当关键，因为它的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和冲模时间。根据选用的XS-ZY-125型号注射机的

11、相关尺寸得喷嘴前端孔径：；喷嘴前端球面半径：；根据模具主流道与喷嘴的关系取主流道球面半径：；取主流道小端直径：；为了便于将凝料从主流道中取出，圆锥形主流道起斜度为，取其值为，经换算得主流道大端直径为图5.1 主流道示意图5.2 分流道的设计 分流道选用圆形截面，采用平衡式布置，这种布置方式可以实现均衡送料和使塑料熔体同时充满型腔的目的，分流道直径为D=10mm，在保证足够的注塑压力使塑料熔体充满型腔的前提下，分流道长度与截面积尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度，利于塑料熔体的流动。图5.2 分流道示意图流道表面粗糙度 分型面的选择设计原则分型面应选在塑件尺寸最大处，这样有利于脱模。分型面应使

12、塑件留在动模部分，同时有利于脱模。分型面的选择应保证塑件的精度要求；分型面的选择应满足塑件的外观质量要求；分型面的选择要便于模具的加工制造；分型面的选择应有利于排气；分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上投影面积的大小。其分型面如图5.3 图5 .3 分型面示意图浇口的设计根据浇口的位置选择要求，尽量缩短流动距离，避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷，浇口应开设在塑件壁厚处等要求浇口设计如图5.4图5.4 浇口示意图冷料井的设计冷料井是浇注系统的结构组成之一。冷料井的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔，既影响熔体充填的速度，有影响成型塑件的质量，冷料井在开模时又能将主流道的凝

13、料拉出。注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流道凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。冷料井设计尺寸宜大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。其设计如下图（Z字型便于将主流道的凝料拉出），图5.4 冷料穴示意图排气系统的设计对于小型模具可以利用配合间隙排气是最常见，也是最经济的，更具有使用性。六 确定主要零件结构尺寸 选模架模架的选择，如图6.1因为我们前面采用了潜伏式浇口，这里选用ED型小水口模架，由于该模架多了一块推板，会使塑件脱模效果好。图6.1 模架模型图（ED型小水口模架七 成型零部件的设计型腔、型芯工作尺寸计算ABS塑料的收缩率是

14、0.3%-0.8%平均收缩率: =（0.3%-0.8%）/2=0.55% 型腔内径： (7-1)型腔深度： (7-2)型芯外径： (7-3)型芯深度： (7-4)型腔径向尺寸（mm ）;- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收缩率；-塑件公差（参考文献4）-成形零件制造公差，一般取1/41/6；-塑件内形基本尺寸（ mm）;-型芯径向尺寸（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型腔尺寸计算基本尺寸/mm 公差值/mm 计算100 0.44 4 0.14 30 0.24 104 0.5 324 1.2 6 0.14 80 0.3

15、8 25.5 0.24 6 0.14 29 0.24 14 0.20 26 0.24 12 0.18 106 0.5 7.1.2型芯的尺寸计算基本尺寸/mm 公差值/mm 计算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 导向机构的设计导向机构的作用：1）定位作用；2）导向作用；3）承受一定的侧向压力8.1导柱的设计8.1.1由于导柱和导套间存在间隙，所以对于薄壁、精密注塑模具仅有导柱机构是不够的，必须在动定模之间增设锥面定位机构导柱，以满足精

16、密定位和同轴度的要求。这里采用锥形导柱定位装置。长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812 cm，以免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔的情况。8.1.2形状 导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。8.1.3材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢（经表面渗碳淬火处理），硬度为5055HRC。8.2导套的结构设计8.2.1材料 用与导柱相同的材料制造导套，其硬度应略低与导柱硬度，这样可以减轻磨损，一防止导柱或导套拉毛。8.2.2形状 为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔作成通孔，以利于排出孔内的空气。8.3推出机构的设计采用推杆推

17、出，推杆截面为圆形，推杆推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换。推杆的位置选择在脱模阻力最大的地方，塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳和不变形。根据推杆本身的刚度和强度要求，采用四根推杆推出。推杆装入模具后，起端面还应与型腔底面平齐或高出型腔0.050.1cm.8.3.1推件力的计算对于一般塑件和通孔壳形塑件，按下式计算，并确定其脱模力（Q）： (8-1)式中 -型芯或凸模被包紧部分的断面周长（cm）;-被包紧部分的深度（cm）;-由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取；-磨擦系数，一般取；-脱模斜度；=406.4mmmm得8.3.2 推杆的设计

18、推杆的强度计算 查课本塑料模具设计第2版得d=（） (8-2) d圆形推杆直径cm推杆长度系数0.7l推杆长度cmn推杆数量E推杆材料的弹性模量N/(钢的弹性模量E=2.1107N/)Q总脱模力取。推杆压力校核 查课本塑料模具设计第2版得= (8-3) 取320N/mm 推杆应力合格，硬度HRC5065九 加热、冷却系统的设计本塑件在注射成型机时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下计算：设定模具平均工作温度为，用常温的水作为模具冷却介质，其出口温度为。9.1 求塑件在硬化时每小时释放的热量查课本得ABS的单位流量为得 = 9.2 求冷却水的体积流量V由式3-4

19、1得： (9-1)查表可知所需的冷却水管直径较小。由上述可知，设计冷却水道直径为8mm符合要求。十 校核10.1整体式圆形型腔壁厚度的计算10.1.1按刚度条件计算设想用通过型腔轴线的两平面截面取侧壁，得到一个单位宽度长条，该长条可以看作一个一端固定、一端外伸的悬臂梁，。由于长条的宽度取得很小，梁的截面可近似视为矩形。由于该梁承受均匀分布载荷，故最大饶度产生在外伸一端，起值为： (10-1) 式中 -型腔材料弹性模量； -梁的惯性矩，其中，； s侧壁厚度。 应使，则取为一单位宽度，可求得： (10-2) 得校核条件成立10.2整体式圆形型腔底板厚度的计算10.2.1按刚度条件计算 整体式圆形型

20、腔底板可视为周边固定的圆板，在型腔内熔体压力作用下，最大饶度亦产生在底板中心，其数值为： (10-3)应使，则得 校核条件成立10.3注射机有关工艺参数的校核1）锁模力与注射压力的校核 (10-4)-注射时型腔压力 查参考文献得 30MPa-塑件在分型面上的投影面积（）-浇注系统在分型面上的投影面积（）-注射机额定锁模力，按GB XS-ZY-125型注射机额定锁模力为900得 得得 符合条件故选XS-ZF-125注射机成立10.4模具厚度H与注射机闭和高度注射机开模行程应大于模具开模时，取出塑件（包括浇注系统）所需的开模距离即满足下式 (10-5)式中 -注射机最大开模行程，mm；-推出距离（

21、脱模聚居），mm；-包括浇注系统在内的塑件高度，mm；校核条件成立十一 结束语注射模的设计得到了越来越多的关注，经过设计、修改、再设计的过程，该注射模设计合理、动作可靠，可以投入批量生产，生产效率高，塑件完全符合要求。在本次毕业设计过程中通过问题的发现与解决，使我对注塑模具有了更加深刻的了解，特别是我的毕业设计指导老师孙卫和老师不辞辛劳地帮我解决问题，使我的毕业设计能够顺利的进行，也让我掌握了更多的注塑模具相关知识，同时对模具产生了浓厚的兴趣。希望以后能够对模具设计有更深入的了解。由于本人知识有限，设计过程中难免有不当或不足之处，在这里再次对辛苦指导我完成毕业设计的孙卫和老师表示感谢，也希望各

22、位老师对我毕业设计中的不足之处给予批评指正！参考文献【1】 曹丽平主编.塑料模具设计步骤与实例精解.北京：机械工业出版社，2010【2】 陈学铭主编.Pro/ENGINEER Wildfire 4.0手动分模及模具设计技术解析. 北京：清华大学出版社，2010【3】 付丽主编.计算机辅助注射模设计和制造.北京：机械工业出版社，2010【4】 付丽主编.塑料模具设计与应用实例.北京：机械工业出版社，2010【5】 洪慎章主编.实用注塑模设计与制造. 北京：机械工业出版社，2010【6】 陈志刚主编.塑料模具设计.北京：机械工业出版社,2009【7】 高军主编.注塑成型工艺分析及模具设计指导.北京：化学工业出版社，2009【8】 韩珉主编.UG NX 5.0建模设计:基础案例篇. 北京：中国铁道出版社，2009【9】 朱光力 万金宝等主编.塑料模具设计第2版. 北京：清华大学出版社，2009