肥皂盒模具的设计.docx

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肥皂盒模具的设计

目录

目录……………………………………………………………………1

一　、注塑成型的基本过程………………………………………………………….5

1.1　注塑成型的基本过程…………………………………………………………………5

二　、塑件材料的选择……………………………………………………………………..…5

2.1　一般塑料的组成………………………………………………………………………5

2.2　肥皂盒材料的选择……………………………………………………………………5

2.3PVC的性能…………………………………………………………………………...5

三、塑件结构、尺寸及精度………………………………………………………..6

3.1　尺寸精度………………………………………………………………………………….....…..7

3.2脱模斜度………………………………………………………………………………….....…..7

3.3　壁厚…………………………………………………………………………………………..…7

3.4表面粗糙度……………………………………………………………………..……..7

3.5模架的选择……………………………………………………………………………7

四　、　注射机的选择及校核…………………………………………………………………..….…8

4.1最大注射量校核…………………………………………………………………...…9

4.2　锁模力的校核………………………………………………………………………………...10

4.3注射压力的校核……………………………………………………………………...………10

4.4模具在注射机上的安装尺寸……………………………..………………………..……..…10

4.5其它尺寸校核………………………………………………………………………………...10

五　、成型总体方案……………………………………………………………………………….…11

5.1塑件性能分析………………………………………………………………………....………11

5.2注射模结构设计………………………………………………………………………….…..11

5.3模具动作过程…………………………………………………………………….…..12

5.4冷却系统设计……………………………………………………………….…....…..12

六　、成型零件的设计………………………………………………….................................12

6.1型腔数的确定………………………………………………………………...………………13

6.2分型面的设计…………………………………………………………...………..…………..13

6.3一般凹模机构设计………………………………………………………………......14

6.4一般凸模结构设计…………………………………………………………………..……...14

6.5型腔壁厚计算……………………………………………………………………...……….....14

6.6成型工作尺寸计算及脱模斜度的计算……………………………………………..15

6.7成型表面要求………………………………………………………………….……16

6.8成型材料及材性要求………………………………………………………………..16

总结……………………………………………………………………………………..….…28

参考文献…………………………………………………………………………….…….….29

致谢……………………………………………………………………….….…….…….….30

摘要：

本模具是“肥皂盒”的注射成型模具。

它采用双分型面分型，结构紧凑；采用点浇口，且浇口可以自行脱落；顶出时，由顶杆顶出制品；模具定模上的水道以多支回路分别冷却。

毕业设计论文主要由两部份组成：

注射模具的工作原理及其结构设计；模具各部份尺寸计算。

关键词：

注射模具、肥皂盒、注射、冷却。

Abstract:

themoldisthe"injectionmoldingmouldsoapbox".Itadoptsdoublepartingtype,thestructureiscompact;thegate,andthegatemaybeoffontheirown;ejectionbyejectorpins,products;moldfixeddieonthewaterwaystomultipleloopsarecooling.Designgraduatethesismainlyconsistsoftwoparts:

theworkingprinciplesandstructuredesignofinjectionmold;moldpartssizecalculation.

Keywords:

injectionmold,soapbox,injection,cooling.

前言

科学技术的飞速发展，使各种产品的更新速度不断加快特别是消费类电子产品。

新产品更新速度之快更是难以想象。

像手机除功外，漂亮的外观更是吸引众多消费者眼球的原因之一。

更是追求时尚年青人所追求的目标。

本次设计采用传统计算+软件设计相结的方法。

设计开始采用传统方法对有关参数进行计算同时结构实际情况初步选择注射机、模架。

选出合适的浇口位置和分型面。

利用CAD设计出型芯、型腔、道流及重要的模具零件。

用PRO/E外挂软件EMX调用模架、顶杆及螺钉等零件

随着生活水平的不断提高，人们对消费品的要求也越来越高。

肥皂盒是我们生活中不可缺少的一部分，它作为一种小商品，在市场上的需求空间非常大。

因此人们对肥皂盒的要求也越来越高。

它的质量以及表面粗糙度是我们不容忽视的一个主要方面。

我这次设计的肥皂盒模具采用一次成性，用推杆推出制件，从而保证肥皂盒的整体性。

一、模塑成型概述

1.1注塑成型的基本过程

注塑成型是把塑料原料（一般经过造粒、染色、添加剂等处理之后的颗粒）放入料筒当中，经过加热熔化，使之成为高粘度的流体――熔体用柱塞或螺杆作为加压工具，使得熔体通过喷嘴经较高的压力（约为20－85mpa），熔入模具的型腔中，经过冷却，凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。

二、塑件材料的选择

2.1一般塑料的组成

塑料是指以有机合成树脂为主要组成的材料，合成树脂中加入添加剂后可获得改性品种。

塑料的组成如下：

（1）合成树脂

（2）填料或增强材料

（3）固化剂

（4）增塑剂

（5）稳定剂

（6）润滑剂

（7）着色剂

（8）阻燃剂

2.2肥皂盒材料的选择

塑料制件的设计主要根据使用要求进行，由于塑料有着特殊的物理性能，在设计塑件时必须考虑以下几方面的因素：

（1）塑料的物理性能，如强度，刚度，韧性，弹性，吸水性以及对应力敏感性

（2）塑料的成型工艺性，如流动性，填充性。

（3）塑件形状应有利于充模流动，排气，补缩等。

（4）塑件成型后收缩情况及收缩率的大小。

（5）模具的总体结构，特别是抽芯与脱出塑件的复杂程度。

（6）模具零件的形状及其制造工艺。

该塑件材料选用PVC（聚氯乙烯）。

PVC有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，有良好的加工性和染色性能。

2.3聚氯乙烯的性能

聚氯乙烯（PVC）是一种耐寒而不耐热的材料。

（1）聚氯乙烯的使用性能

聚氯乙烯其主要特性如下：

ａ、有较好的抗拉、抗弯抗压和冲击性能

ｂ、质轻

ｃ、在低温下仍保持其机械性能

（2）聚氯乙烯的成型性能

聚氯乙烯在成型温度下容易分解放出氯化氢。

因此，在成型时，必须加入稳定剂和润滑剂，并严格控制温度及熔料的滞留时间。

不能用一般的柱塞式注射机成型成型机成型聚氯乙烯塑料，因为聚氯乙烯耐热性和导热性不好，而用柱塞式注射机需将料筒内的物料温度加到166~193℃，这会引起聚氯乙烯分解。

所以，应采用带预塑化装置的螺杆式注射机注射成型，模具浇注系统也应粗短，进料口截面、宜大，模具应有冷却装置。

（3）聚氯乙烯的主要技术指标

密度：

1.35~1.6g/cm3

拉伸强度：

40~60Mpa

弯曲强度：

80~110Mpa

硬度：

80~100HRB

收缩率：

0.001-0.005cm/cm

断裂伸长率：

40~80%

（4）聚氯乙烯的成型工艺参数

注射机类型：

螺杆式

螺杆转速：

20~30r/min

喷嘴形式：

直通式

喷嘴温度：

150~170℃

料筒温度：

170~190℃前段

165~180℃中段

160~170℃后段

模具温度：

30~60℃

注射压力：

80~130Mpa

保压力：

40~60Mpa

注射时间：

2~5s

保压时间：

15~40s

冷却时间：

15~40s

成型周期：

40~90s

三、塑件结构、尺寸及精度

3.1尺寸精度

塑件尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动和模具制造误差。

由于肥皂盒所需的精度不高，故只采用一般精度即可，聚氯乙烯一般采用6级精度

3.2脱模斜度

脱模斜度的大小与塑件的形状、壁厚及收缩率有关。

一般取30′~1°。

3.3　壁厚

由于塑件为中型塑件，其壁厚为2mm。

3.4表面粗糙度

该塑件的表面粗糙度为Ra0.02~1.28μm模腔的表面粗糙度为0.01~0.63μm

3.5模架的选择

采用双分型面模具。

选用P3型标准模架。

四、注射机的选择及校核

粗略计算注塑的总体积为47.32cm3。

根据塑件的实际结构尺寸及成型要求，以及注射机的各参数，现选用XS-ZY-125的注射机可满足注塑量和注射压力的要求。

其各项参数如下：

结构形式：

卧式

公称注塑量：

125cm2

注射压力：

120Mpa

注射行程：

115mm

锁模力：

900kN

模板最大行程：

300mm

模具厚度：

最大300mm、最小200mm

模板尺寸：

315×250mm

锁模方式：

液压－机械

电动机功率：

11kw

拉杆空间：

260×290mm

喷嘴球径：

SR12mm

喷嘴孔径：

Φ4

最大注射量的校核

设计模具时，应使成型制品每次所需的注射总量小于注射机的最大注射量即：

通常，要求注射成型时的总重量应是注射机最大注射量的80％以下，即：

对于螺杆式注射机，其最大注射量是以螺杆一次注射的最大推进容积V表示，它与塑料的品种无关，对于SZY-300查得最大注射量为:

Vmax=210.4cm3

根据公式8－3（6），可得：

式中

－塑件与浇注系统的体积（

）

－注射机的注射容量（

）

0.8－最大注射量利用系数

由计算可得，

＝47.32cm3

因为　47.32＜80%×125

所以满足要求。

4.2　锁模力的校核

锁模力是在成型时锁紧模具的最大力，用于实现动定模的紧密闭合，保证塑料制品的尺寸，尽量减少分型面处的溢边厚度和确保操作者的人身安全，成型时，高压熔融塑料在分型面上显现的涨力应小于锁模力。

8-5（6）

查得F=3500KN

由计算得：

A=746.4cm2

K取1.2

由表8-2（6）查得型腔平均压力PC=30Mpa

可得

=

因为2687.04KN<3500KN

所以

4.3注射压力的校核

注射机的最大注射压力为102MPa,大于成形制品所需的100MPa注射压力。

4.4模具在注射机上的安装尺寸

模具的长、宽尺寸与注射机模板尺寸和拉杆间距相适应，模具主浇道中心线与料筒，喷嘴的中心线相一致，模具上的定位环与模板上的定位孔之间采用动配合，喷嘴头的凹球面半径Rp喷嘴孔径dn与主浇道衬套的孔径dp之间保持如下关系：

Rp=Rn（1+0.2）8-6（6）

dp=dn+0.5

所以可得：

Rp=12×（1+0.2）=14.4mm

dp=5+0.5=5.5

4.5其它尺寸校核

模具厚度

（1）模具闭合厚度必须满足：

Hmin≤Hm≤Hmax

由于200<280<300

所以模具闭合厚度满足要求

（2）开模行程

对双分型面注射模的开模行程，为取出浇道冷料，开模行程必须增加定模板与型腔板的分离距离。

即：

L≥H1+H2+（5~10）+a

H1=13mm

H2=30mm

a=26.21mm

所以H1+H2+（5~10）+a=79.21mm

L=280mm>79.21mm

五、成型总体方案

5.1塑件性能分析

　制品外形较为简单，为了使模具结构简单，将分型面开设在塑件外形轮廓最大的地方，为不影响其外表，应该选用浇口痕迹小的针点式浇口。

5.2注射模结构设计

（1）注射模浇注系统设计

浇注系统的正确选择是保证塑件外表美观的重要因素，采用一个点浇口，浇口痕迹小，同时，浇口可自动拉断，有利于自动化，点浇口必须设置在盒底起到美观的作用在注射过程中，在点浇口处塑料剪切速率高，使塑料的温度升高，塑料的熔接痕迹小。

（2）注射模型腔的设计

对于塑料模的型腔设计常用的有两种方式：

一种是整体式型腔，另一种是组合式型腔。

整体式型腔结构简单，牢固不易变形，由于塑件外形较简单，故采用整体式型腔可降低成本。

如图：

（3）模具的型芯设计

采用整体式的型芯，由于制品有内侧凸部份，在型芯上要开上3条槽。

如图：

（4）模具脱模机构设计

由于制品比较简单顶杆，所以能直接利用推杆将制件推出。

5.3模具动作过程　

开模时，定模板与定模座板之间首先分型，与此同时，主流道凝料被拉料杆拉出浇口套，而分流道端部的小斜柱卡住分流道凝料而迫使点浇口拉断并带出定模，当定距拉杆去限位作用时，主分型面分型，塑件被带往动模，而浇注系统凝料脱离拉料杆而自动脱落。

入图：

5.4冷却系统设计

模具温度应控制在50゜c左右，故在定模和动模上要设置冷却水道。

六、成型部份设计

塑料制件在模具中的位置直接影响到模具结构设计。

型腔的数目及排列方式、分型面的位置确定等决定了塑料制件在模具中的成型位置。

单型腔模具特点：

结构简单，制造成本低，周期短，塑件精度高，工艺参数易于控制，但塑料成型的生产率低，塑件成本高，适用于塑件较大，精度要求高或者小批量生产及试生产。

模具型腔的数量是根据注射机的最大注射量，锁模力以及产品的精度要求，生产经济性来确定的。

6.1型腔数的确定：

根据所用注射机的最大注射量确定型腔数：

n＝　（k利G公－G废）/G件

n－型腔数

k利－注射机公称注射量的利用系数

G废－浇注系统及飞边等的塑料质量

G件－一个型腔中塑料质量

n=（0.65×320－27）/394.7

=2.45

由于n<3，故取n=2

如图：

6.2分型面的设计

　分型面的设计原则：

（1）分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处，才能使塑件从模具中顺利地脱模

（2）分型面的选择应有利于塑件的脱模

（3）分型面的选择要保证塑件的精度要求，光滑的表面不应设计成分型面以避免影响外面质量，要求同轴度的部份要放到分型面的同一侧，以保证同轴度要求

（4）分型面作为主要排气渠道，应将分型面设计在熔融塑料的流动走未端，有利于型腔内气体排出

（5）应使模具零件易于加工。

　考虑分型面的选择原则，应将分型面设在制品的外表面处较为合理，且利于模具加工

此图为这个设计的分型面。

先由A-A面分型，料把脱离浇口套。

再由B-B分型面分离，制件脱离型腔。

6.3一般凹模机构设计

由于型腔的形状简单，采用整体式凹模。

整体式凹模分类：

（1）完全整体式凹模：

它由整块金属材料直接加工而成。

这种形式的凹模结构简单，牢固可靠，不易变形，成型的塑件质量较好，但塑件形状复杂时，采用一般机械加工方法制造型腔比较困难。

因此，它运用于形状简单的塑件。

（2）整体嵌入式凹模：

它将完全整体式凹模变成整体式凹模块直接嵌入到固定板中，或先嵌入到模框，模框再嵌入到固定板中的形式。

6.4一般凸模结构设计

可分整体式凸模和组合式凸模

虽然塑件的内形比较简单，故采用整体式凸模，可简化加工工艺。

这种凸模的特点是结构牢固，但不便于加工，主要用于工艺试验或小型模具上的形状简单的型芯。

6.5型腔壁厚计算

常用的方法有按强度条件计算和按刚度条件计算两类，型腔强度不足则发生强度破坏，刚度不足则发生过大的强性变形，从而产生溢料和影响塑件尺寸及成型精度，可见模具对强度和刚度都有要求。

由于制品的尺寸较大，刚度不足是主要问题，故采用刚度计算，要考虑以下几个方面：

（1）要防止溢料；

（2）应保证塑件精度；（3）要利于脱模。

壁厚计算：

由表4-1-7（3）型腔底壁厚度

的经验公式得

=（0.11~0.12）b

=0.12×100

=12mm

型腔侧壁厚度

的经验公式得

=0.20×l+17

=0.20×166+17

=36.6mm

6.6成型工作尺寸计算及脱模斜度的计算

（1）型腔内形尺寸的计算

Ls

Lm

29+0.480

76+0.760

830-0.88

920-0.88

44+0.560

50+0.560

60+0.640

1000-0.88

R800-0.76

（Lm）0-0.16=[（1+0.01）×29+0.75×0.48]=29.650-0.16

（Lm）0-0.25=[（1+0.01）×76+0.75×0.76]=77.330-0.25

（Lm）+0.250=[（1+0.01）×83+0.75×0.88]=84.49+0.250

（Lm）+0.250=[（1+0.01）×92+0.75×0.88]=93.58+0.250

（Lm）0-0.18=[（1+0.01）×44+0.75×0.56]=45.10-0.18

（Lm）0-0.18=[（1+0.01）×50+0.75×0.56]=50.920-0.56

（Lm）0-0.21=[（1+0.01）×60+0.75×0.64]=61.080-0.21

（Lm）+0.250=[（1+0.01）×100+0.75×0.88]=101.66+0.250

（Lm）+0.250=[（1+0.01）×80+0.75×0.76]=R81.37+0.250

（2）型芯外形尺寸

Ls

Lm

166+1.360

320-0.52

57+0.640

1000-0.88

R930-0.88

R670-0.76

（Lm）0-0.45=[（1+0.01）×166+0.75×1.36=168.680-0.45

（Lm）+0.170=[（1+0.01）×32+0.75×0.52]=32.17+0.170

（Lm）0-0.25=[（1+0.01）×57+0.75×0.64]=58.050-0.25

（Lm）+0.250=[（1+0.01）×100+0.75×0.88]=101.66+0.250

（Lm）+0.250=[（1+0.01）×93+0.75×0.88]=R94.59+0.250

（Lm）+0.250=[（1+0.01）×67+0.75×0.76]=R68.24+0.250

（3）型芯高度尺寸

Ls

Lm

13+0.360

8+0.320

60-0.28

91+0.880

（Lm）0-0.12=[（1+0.01）×13+0.75×0.36=13.40-0.12

（Lm）0-0.1=[（1+0.01）×8+0.75×0.32]=8.320-0.1

（Lm）+0.090=[（1+0.01）×6+0.75×0.28]=8.32+0.090

（Lm）+0.30=[（1+0.01）×91+0.75×0.88=92.570-0.3

（4）中心距

Ls

Lm

20±0.44

（Cm）±0.22=（1+0.01）×20±0.22=21.01±0.22

6.7　成型表面要求

由于塑件的表面要求不高所以成型表面的表面粗糙度可取Ra1.6~0.4

6.8　成型材料及材性要求

成型零件所用材料要求其有一定的抛光性能，强度、韧性和一定的硬度和耐磨性，耐热性，耐腐蚀性，使用寿命等。

综合考虑，采用45钢可满足模具的要求。

硬度为≥55HRC。

总结

这次的毕业设计课题是“肥皂盒注射模设计”，这次的设计过程，涉及因素众多，工作量大。

其间，通过阅读有关方面的书籍，使我对模具设计的全过程有了一定的了解，经过每一步的设计，更让我不断加深对模具的工作原理及其结构设计的认识。

同时对自己设计能力进行了一次全面的检验和提升。

通过这次模具设计，我查阅了众多的资料，丰富了自己的知识，积累了宝贵的设计经验，获得了一定的产品设计和开发能力，能承担一定的设计开发工作；同时也在此过程中发现自己存在许多的知识缺陷。

参考文献

（1）《精通PRO/E中文野火版模具设计篇》/李军主编。

——北京:

中国青年出版社,2004

（2）《模具CAD/CAM实用教程》/黄晓燕主编。

——北京：

清华大学出版社，2004.9

（3）《模具设计PRO/ENGINEERWildfire中文版实例详解》/何满才编著。

——北京：

人民邮电出版社，2005.5

（4）《塑料模设计与制造》/中国机械工业教育协会组编。

——北京：

机械工业出版社，2001.8

（5）《模具设计与制造简明手册》/冯炳尧.韩泰荣.蒋文森编。

——上海：

科学技术出版社，1999.10

（6）中国模具设计大典电子版——机械工业出版社

（7）《塑料模具设计与制作教程》——北京希望电子出版社，2000年第1版

（8）《注塑模设计》——西北工业大学出版社，1995年第1版

致谢

经过这几个月的努力，在各位老师的督促指导，以及一起学习的同学们的支持下，本次毕业设计已圆满结束，由于自身经验的匮乏和学习上的欠缺，整个设计中肯定还存在尚未发现的缺点和错误，设计上还有许多考虑不周全的地方，恳请评阅的各位老师，多予指正，不胜感激在我将在以后工作中一定会逐步改正。

首先，我要特别感谢指导老师这段时间对我的悉心指导。

每次与导师见面的时候，指导老师总是会仔细询问我们的设计状况，我设计内容中遇到困难，指导在百忙之中通过邮件来给我指出错误并附加说明，细心的为我讲解设计中的疑惑，让我改正，让我能更好的完成毕业设计。

他严谨的治学和科研精神是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。

其次，我要感谢大学里所有给予我知识的老师。

正是有了你们的教导，我学到了丰富的专业知识，使自己的知识储备得到了升华。

你们无私的奉献促使我们尽早的成长起来，我们坚实的翅膀源于你们不懈的滋养。

等到参加工作时，我们将去实现我们的伟大理想，将你们所授尽数回报社会。

我还要感谢这段时间同学们对我的帮助，当我遇到不懂的题目时，他们也是尽自己所能来为我讲解。

最后，我要感谢我伟大的母校，感谢与我朝夕相伴四年的朋友。

四年时光，如梭如梦，我们又要各自奔天涯。

留恋学校的一草一木，怀念那平凡的每一天。

四年的学习生活，酸甜苦辣一一饱尝，无论是开心时的愉悦，还是失落时的