肥皂盒模具设计-模具毕业论文

浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 1 目 录 一 引言 1 二 塑件的工艺分析 2 2.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特性 2 2.2 分析塑件的结构工艺性 2 2.3 工艺性分析 2 三 初步确定型腔数目 2 3.1 初步确定型腔数目 2 四 注射机的选择 3 五 浇注系统的设计 4 5.1 主流道的设计 4 5.2 分流道的设计 4 5.3 分型面的选择设计原则 5 5.4 浇口的设计 6 5.5 冷料穴的设计 6 5.6 排气系统的设计 7 六 确定主要零件结构尺寸 7 七 成型零部件的设计 7 7.1 型腔、型芯工作尺寸计算 7 八 导向机构的设计 10 8.1 导柱的设计 10 8.2 导套的结构设计 10 8.3 推出机构的设计 10 九 冷却水道的设计 11 十 校核 12 10.1 整体式圆形型腔壁厚度的计算 12 10.2 整体式圆形型腔底板厚度的计算 13 10.3 注射机有关工艺参数的校核 13 10.4 模具厚度 H 与注射机闭和高度 14 十一 结束语 14 十二 参考文献 14 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 2 任务书 塑件名称： 香皂盒上盖 塑件材料 ： ABS（丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物） 塑件产量 ： 中批量 工作要求 ： 化学性能稳定，能耐一般的化学腐蚀， 对皮肤无刺激，无害，在一定的温度、酸性条件下，不易氧化腐蚀分解，并具有良好的绝缘性。 一 摘要浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 3 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 4 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 5 肥皂盒在我们的生活中非常的普遍，几乎每家都要用到。市场上也有各种各样的肥皂盒，形状各异，有些是 把肥皂盒做成水果造型，有些是动植物造型，来吸引顾客的目光，以引发人们的购买欲。 此次设计的肥皂盒的结构较简单，但在设计时考虑其应用 ,还相应的做了些曲面 ,所以曲面结构较多 ,计算也就较多 .在生活中 ,我们把肥皂放在盒上的时候，常常会因肥皂盒内积水而使肥皂软化掉，这样就会降低肥皂的使用寿命。也有些肥皂盒在下盖底 部打孔，使水容易流出，但是这类肥皂盒的缺点是，会因下面漏水，把房间里弄的湿湿的。此次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 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 6 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 优点是：结构简单，提高肥皂的使用寿命 ； 缺点是 :积在下盖的积水需人工手动倒出。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、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，不能影响上表面的表面精度； 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。 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 ，有良好的加工性和染色性能。 ABS 无毒、无味、呈微黄色，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磨性、耐寒性、耐 油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。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，连续工作温度为70C 左右，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 易吸水，成型加工前应进行干燥处理； ABS 易产生熔接痕，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。 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。该浇口的分流道位于模具的分型 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 7 面上，而浇口却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 响塑件的表面质量与美观效果。 塑件的工艺参数：模具温度： 50 70 / C 注射压力： 70 90MPa 保压力： 50 70MPa 注射时间： 35s 保压时间： 15 30s 冷却时间： 15 30s 成型周期： 40 70s 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。 图 3.1 型腔分布图 四 注射机的选择 4.1 塑件体积的计算 按照图 1 塑件所示尺寸近似计 塑件体积： 1 ( 2 8 . 7 1 / 1 8 0 1 5 8 6 . 6 9 / 1 8 0 2 . 5 )V 370.6 2 ( 2 5 7 0 . 5 2 2 1 3 1 6 . 3 1 2 2 9 9 4 4 1 0 2 ) 2 1V 26cm 塑件质量： 2 6 1 .0 3 5M g=26.91g 4.2 按注射机的最大注射量确定型腔数目 根据 1pkm mnk （ 4-1） 得 1p nm mm k (4-2) k 注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8； pm注射机最大注射量， cm 或 g； 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 8 1m浇注系统凝料量， cm 或 g； m 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 222 3 4 . 8 3( ) 5 0 5 4 1 2 3 1 2 42v 22 1 6 2 4 10.1cm 4.4 31 2 2 6 1 0 . 1 7 7 . 60 . 8p n m mm c mk 查表文献 4、 2 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 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到分流道为止 塑料熔体 流动通道 根据选用的 XS-ZY-125 型号注射机的相关尺寸得 喷嘴前端孔径：0 4d mm； 喷嘴前端球面半径：0 12R mm； 根据模具主流道与喷嘴的关系 00120 . 5 1R R m md d m m 取主流道球面半径： 13R mm ； 取主流道小端直径： 5d mm ； 为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，起斜度为 26，取其值为 3 ，浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 9 经换算得主流道大端直径为 7.6 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：直径 D=10cm 图 5.2 分流道示意图 流道表面粗糙度 1.6aRm 5.3 分型面的选择设计原则 1） 分型面应选在塑件外形最大轮廓处； 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 10 2） 分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模； 3） 分型面的选择应保证塑件的精度要求； 4） 分型面的选择应满足塑件的外观质量要求； 5） 分型面的选择要便于模具的加工制造； 6） 分型面的选择应有利于排气； 7） 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 5.4 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 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 11 5.5 冷料穴的设计 冷料穴是浇注系统的结构组成之一。冷料穴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。这些冷料既影响熔体充填的速 度，有影响成型塑件的质量，另外还便于在该处设置主流道拉料杆的功能。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。 其设计如下图（ Z 字型） 图 5.4 冷料穴示意图 5.6 排气系统的设计 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，图 6.1 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 12 图 6.1 模架模型图 七 成型零部件的设计 7.1 型腔、型芯工作尺寸计算 ABS 塑料的收缩率是 0.3%-0.8% 平均收缩率 : Q平 =（ 0.3%-0.8%） /2=0.55% 型腔内径： 34D D D Q 平模 （ ） (7-1) 型腔深度： 23H H Q 平模 （ H ） (7-2) 型芯外径： 34d d Q -平模 （ d ） (7-3) 型芯深度： 23h h Q -平模 （ h ） (7-4) D模型腔径向尺寸（ mm ） ； D - 塑件外形基本尺寸（ mm） ； Q平 -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 1/4 1/6 ； d -塑件内形基本尺寸（ mm） ； d模 -型芯径向尺寸（ mm） ； H模 -型腔深度（ mm）； 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 13 H -塑件高度（ mm） h模 -型芯高度（ mm）； h -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 1 0 . 4 4 0 . 3 341 0 0 0 0 . 2 23(1 0 0 1 0 0 0 . 5 5 % 0 . 4 4 ) 1 0 04D 4 0.14 1 0 . 1 4 0 . 0 4 844 0 0 . 0 8 33( 4 4 0 . 5 5 % 0 . 1 4 ) 44D 30 0.24 1 0 . 2 4 0 . 0 543 0 0 0 . 0 13( 3 0 3 0 0 . 5 5 % 0 . 2 4 ) 3 04D 104 0.5 1 0 . 5 0 . 3 2 241 0 4 0 0 . 1 9 73(1 0 4 1 0 4 0 . 5 5 % 0 . 5 ) 1 0 44D 324 1.2 1 1 . 2 1 . 1 8 243 2 4 0 0 . 8 8 23( 3 2 4 3 2 4 0 . 5 5 % 1 . 2 ) 3 2 44D 6 0.14 1 0 . 1 4 0 . 0 346 0 0 . 0 73( 6 6 0 . 5 5 % 0 . 1 4 ) 64D 80 0.38 1 0 . 3 8 0 . 2 4 548 0 0 0 . 1 53( 8 0 8 0 0 . 5 5 % 0 . 3 8 ) 8 04D 25.5 0.24 1 0 . 2 4 0 . 0 242 5 . 5 0 0 . 0 43( 2 5 . 5 2 5 . 5 0 . 5 5 % 0 . 2 4 ) 2 5 . 54H 6 0.14 1 0 . 1 4 0 . 0 2 546 0 0 . 0 62( 6 6 0 . 5 5 % 0 . 1 4 ) 63H 29 0.24 1 0 . 2 4 0 . 0 442 9 0 0 . 0 23( 2 9 2 9 0 . 5 5 % 0 . 2 4 ) 2 94L 14 0.20 1 0 . 2 0 0 . 0 3 341 4 0 0 . 0 8 33(1 4 1 4 0 . 5 5 % 0 . 2 0 ) 1 44L 26 0.24 1 0 . 2 4 0 . 0 5 342 6 0 0 . 0 0 73( 2 6 2 6 0 . 5 5 % 0 . 2 4 ) 2 64L 12 0.18 1 0 . 1 8 0 . 0 1 441 2 0 0 . 0 5 93(1 2 1 2 0 . 5 5 % 0 . 1 8 ) 1 24L 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 14 106 0.5 1 0 . 5 0 . 3 3 341 0 6 0 0 . 2 0 83(1 0 6 1 0 6 0 . 5 5 % 0 . 5 ) 1 0 64L 7.1.2 型芯的尺寸计算 基本尺寸 /mm 公差值 /mm 计算 96 0.44 1 0 . 4 4 0 . 8 649 6 0 0 . 7 53( 9 6 9 6 0 . 5 5 % 0 . 4 4 ) 9 64d 34 0.26 1 0 . 2 6 0 . 3 843 4 0 0 . 3 1 53( 3 4 3 4 0 . 5 5 % 0 . 2 6 ) 3 44d 104 0.5 1 0 . 5 1 . 0 7 541 0 4 0 0 . 9 53(1 0 4 1 0 4 0 . 5 5 % 0 . 5 ) 1 0 44d 320 1.2 1 1 . 2 0 . 6 643 2 0 0 0 . 3 63( 3 2 0 3 2 0 0 . 5 5 % 1 . 2 ) 3 2 24d 6 0.14 1 0 . 1 4 0 . 1 446 0 0 . 1 0 53( 6 6 0 . 5 5 % 0 . 1 4 ) 64d 80 0.38 1 0 . 3 8 0 . 7 348 0 0 0 . 6 3 53( 8 0 8 0 0 . 5 5 % 0 . 3 8 ) 8 04d 25.5 0.24 1 0 . 2 4 0 . 0 342 5 . 5 0 0 . 0 33( 2 5 . 5 2 5 . 5 0 . 5 5 % 0 . 2 4 ) 2 5 . 54d 8 0.16 1 0 . 1 6 0 . 1 548 0 0 . 1 13( 8 8 0 . 5 5 % 0 . 1 6 ) 84h 12 0.18 1 0 . 1 8 0 . 2 4 641 2 0 0 . 2 0 13(1 2 1 2 0 . 5 5 % 0 . 1 8 ) 1 24l 27 0.24 1 0 . 2 4 0 . 3 942 7 0 0 . 3 33( 2 7 2 7 0 . 5 5 % 0 . 2 4 ) 2 74l 10 0.18 1 0 . 1 8 0 . 2 3 541 0 0 0 . 1 93(1 0 1 0 0 . 5 5 % 0 . 1 8 ) 1 04l 24 0.24 1 0 . 2 4 0 . 3 7 242 4 0 0 . 3 1 23( 2 4 2 4 0 . 5 5 % 0 . 2 4 ) 2 44l 110 0.5 1 0 . 5 1 . 1 0 541 1 0 0 0 . 9 83(1 1 0 1 1 0 0 . 5 5 % 0 . 5 ) 1 1 04l 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 15 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 长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出 8 12 cm，以免出现导柱末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 50 55HRC。 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搞 出型腔 0.05 0.1cm. 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）： c o s s i nQ L h p f (8-1) 式中 L -型芯 或凸模被包紧部分的断面周长（ cm） ； h -被包紧部分的深度（ cm） ； p -由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取 7 .8 1 1 .8 M Pa； f -磨擦系数，一般取 0.1 0.2 ； -脱模斜度 ； 1 5 7 . 3 2 4 5 . 9 2L =406.4mm 24.5h mm 4 0 6 . 4 2 4 . 5 1 0 0 . 1 c o s 2 s i n 2Q m m m m M P a 得 8 2 1 2 .8QN 8.3.2 推杆的设计 推杆的强度计算 查 塑料模设计手册之二由式 5-97得 d=（ QEn 322 l64） 41 (8-2) d 圆形推杆直径 cm 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 16 推杆长度系数 0.7 l 推杆长度 cm n 推杆数量 E 推杆材料的弹性模量 N/ 2cm (钢的弹性模量 E=2.1 107N/ 2cm ) Q 总脱模力 122 4376 4 0 . 7 1 0 8 2 1 2 . 8 0 . 3 1 5 3 . 1 54 2 . 1 1 0d c m m m 取 5d mm 。 推杆压力校核 查塑料模设计手册式 5-98 =sdn Q 24 (8-3) s取 320N/mm 224 8 2 1 2 . 8 1 6 3 . 5 /44 N m m s 推杆应力合格，硬度 HRC50 65 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设计算计。 设定模具平均工作温度为 60 /C ，用常温 20 /C 的水作为模具冷却介质，其出口温度为30 /C 。 9.1 求塑件在硬化时每小时释放的热量1Q 查表 3-26 得 ABS 的单位流量为 435 10 /J kg 得 412 0 . 2 6 3 5 1 0 /Q W Q J k g = 49.1 10 /J kg 9.2 求冷却水的体积流量 V 由式 3-41 得： 1( 1 2 )QV C p t t (9-1) 4 33339 . 1 1 0 / 6 0 0 . 1 4 1 0 / m i n1 . 0 4 7 1 0 1 0 3 0 2 0 m 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 17 查表 3-27 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 8 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： 44m a x 3382p h p hE J E ls (10-1) 式中 E -型腔材料弹性模量； J -梁的惯性矩，其中， 312lsJ ； s 侧壁厚度。 应使 max，则取 l 为一单位宽度，可求得： 44331 . 1 5 1 . 1 5p h p hs E l E (10-2) 得 4351 2 0 2 4 . 51 . 1 5 1 8 . 5 52 . 0 1 0 0 . 0 5s 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： 4m a x 30 .1 7 5prEh (10-3) 应使 max，则 430 .5 6 prh E 得 24.9h 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 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书 18 1()F p nA A (10-4) p -注射时型腔压力 查参考文献得 30MPa A -塑件在分型面上的投影面积（ 2cm ） 1A-浇注系统在分型面