肥皂盒塑件注射模设计

1、$肥皂盒塑件注射模设计 机自113 金辉$ 二、 塑料注塑模结构设计 一、 塑件工艺分析 三、 模架的选择及模具工作原理 四、 注射机选择及校核目 录CONTENTS$第一章 塑件工艺分析1.1 塑件尺寸结构分析（1）零件名称：肥皂盒（2）设计要求： 生产批量：大批量 材料：ABS 未注公差取MT5级精度如图所示，肥皂盒是家庭的一个日常用品，生活较为常见，它的材料采用ABS，年需求量4000件，计划生产3年。要求它有一定的美观性，结构合理，尺寸适中，现要求设计它的注塑模具工艺。图1肥皂盒三维图$ 高级肥皂盒二维尺寸图标注如图所示图2肥皂盒尺寸图$1.2 塑件原材料分析 1）ABS塑料的材料特性

2、 ABS是一种新型工程塑料。具有综合的优良性能(坚固、坚韧、坚硬)，价格便宜，原料易得，是目前产量最大、应用最广的一种工程塑料。 ABS是微黄色或白色不透明粒料，无毒、无味。 ABS由三种成分组成，具有良好的综合力学性能。在机械性能方面，ABS具有质硬、坚韧、刚性好。有一定化学稳定性和良好的介电性能。它还有很好的成型加工性能以及能与其他塑料和橡胶相混熔的特点。ABS塑料的表面可以电镀。$塑件原材料的性能与用途分析如表所示：塑料品种成形特点使用 温度模具设计注意事项性能特点主要用途ABS成型性能好，成型前要干燥，容易生熔接痕，浇口处外观不好2,收缩率取0.5%综合机械性能好，但耐热性能较差，吸水

3、性较大，化学稳定性较好应用广泛，如电器外壳、汽车仪表、日用品等。$再根据常用热塑性塑料注射成型的工艺参数表可知ABS的注射成型工艺参数如表所示：试模时，可根据实际情况作适当调整。参数取值范围选取数值密度1.021.05g/cm21.03g/cm2收缩率0.3%0.8%0.50%温度喷嘴180190180料筒210230220模具507060压力注射709080保压507060时间注射353保压153020冷却154030总计407048$1.3 初步拟定模具成型方案塑件的结构较简单，考虑到经济效益，所以模具采用一模两腔的形式。对于设计盒盖注塑模具，有以三个成型方案可供选择：(1) 模具总体的设

4、计方案方案一：采用一模两腔，采用直接浇口，浇口设置在肥皂盒底部，用推杆脱模机构脱模。方案二：采用一模两腔，分型面设在塑件中心平面处，采用点浇口，浇口设底部中心处，用推杆脱模机构脱模。方案三：采用一模两腔，分型面设在塑件中心平面处，采用侧浇口，浇口设塑件分型面处，用推杆脱模机构脱模。$ 由于塑件外观质量有一定的要求，外表面不允许出现划伤、气泡、缩孔等缺陷，且要求较低的表面粗糙度值，不适合中心浇口和直浇口，故优先考虑采用侧浇口。另外为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，经综合考虑，采用方案三为佳。 综上所述，最终确定的成型方案为方案三。$ 第二章 塑料注塑模结构设计 2.1型腔

5、数目和分布在此部分，确定型腔数目时要考虑的因素： （1）满足注射机的最大注射量 （2）锁（合）模力 （3）塑件精度 （4）经济性型腔数目的确定： 由于塑件的形状简单，重量较轻，且生产批量大，所以应使用多型腔模具。综合分析本设计采用一模二腔、平衡布置。这样模具的尺寸较小，生产率高，塑件质量可靠，成本较低。$2.2 分型面的选择 塑件的分型面应位于截面尺寸最大的部位，本实例中塑件的分型面选取如图所示。这样选取的塑件的外表面可以在整体的定模型腔内成型，表面质量好，而且塑件脱模方便。图图3-1 3-1 分型面选取分型面选取图3 分型面选取$2.3确定型腔和型芯的尺寸 现设制品的名义尺寸LS是最大尺寸，

6、其公差按规定为负值“-”； 凹模的名义尺寸LM是最小尺寸，其公差按规定为正值“+Z”现由公式可得： 式中，“”前的系数（此处为0.5）可随制品的精度和尺寸变化，一般在0.50.75之间，ABS的收缩率S为0.005.制品偏差大则取小值，偏差小则取大值。ZSLLSM05 . 0)1 (ZSLLSM05 . 0)1 ($2.3.1凹模尺寸计算 (1)凹模的径向尺寸 Lm ABS塑件的精度一般为4级，模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差z=/30.24mm；取x=0.75， ABS塑料的收缩率在0.30.8%，取0.5% 。1000.2400.240(1)(10.5%)1000.750.

7、7299.96zzMsLS Lx$ 凹模径向尺寸 mm 径向尺寸102的公差值为0.82mm，模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差z=/30.27mm；取x=0.75。 塑件径向尺寸 mm072. 0-100082. 0-102082. 0-102082. 0-1022000.2700.270(1)(10.5%) 1020.75 0.82101.895zzMsLS Lx $（2）凹模的深度 塑件高度尺寸15mm的公差值为0.38mm，模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差z=/30.13mm；取x=0.5000.1300.130(1)(10.5%) 150.50.3814

8、.89zzMsHS Hx $2.3.2型芯尺寸计算 （1）型芯的径向尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差z=/30.24mm；取x=0.75。 ABS的收缩率为0.30.8%，取0.5% 。 型芯径向尺寸 mm0000 .2 400 .2 4(1)(10 .5 % )9 50 .7 50 .7 29 6 .0 2zzMslSlx072. 095$ （2）型芯的高度 模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差z=/30.08mm；取 x=0.5。 ABS塑料的收缩率为0.30.8%，取平均收缩率为0.5% 。 型芯高度 mm0000 .0 800 .0 8(1)(10 .

9、5 % )1 40 .50 .2 41 4 .1 9zzMshShx024. 0-14$2.4型芯和型腔的结构 确定型腔和型芯的结构形式： 型腔、型芯可分别有整体式和组合式两种形式。由于塑件的结构简单，型腔加工容易，所以选用整体式型腔和组合式型芯。在定模板上直接加工型腔。 型芯的结构采用组合式型芯,如下图所示：图4 组合式型芯$2.5浇注系统的设计 根据肥皂盒塑件的特征，选用浇注系统为限制性侧浇口的单分型面多型腔注射模，采用侧浇口基本不影响塑件外观。 2.5.1主流道设计 主流道与喷嘴的接触处多作成半球形的凹坑。二者应严密接触以避免高压塑料的溢出。查模具课程设计指导表5-48得XS-ZY-12

10、5型注射机喷嘴前端孔径 = mm；喷嘴前端球面半径0d0d4mmR120$ 模具浇口套主流道的球面半径与注射机喷嘴的球面半径的关系为： 模具浇口套主流道小端面直径与喷嘴出口直径的关系为: 主流道尺寸：根据所选注射机，则主流道小端尺寸为: 主流道球面半径为: 为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其锥角 ，取 。 mmRR)21 (0mmdd5 . 00mmd514) 15 . 0(口直径注射机喷嘴mmRs14212)21 (注射机喷嘴球面半径62 3$2.5.2 分流道设计 （1）分流道的截面形状：通常分流道的断面形状有圆形、 矩形、梯形、U形和六角形等。为了减少流道内的压力损失

11、和传热损失，提高效率，我们这里就选用圆形分流道，如图六。因为圆形截面 分流道的效率是分流道中效率最高的，固选它。 (2) 分流道尺寸 分流道长度。 截面尺寸图5 圆形流道$ 对于壁厚小于，质量在以下的塑件，可采用下面经验公式来确定截面尺寸，即: 取mmLmR899. 2102402654. 02654. 04mmR3$ （3）凝料体积 分流道长度: ； 分流道截面积: ； 凝料体积: ；10mmL 22226.28314. 3mmRA3385. 063026.2830cmmmq分$ (4) 分流道剪切速率校核 采用经验公式 在之间，剪切速率校核合格。 式中 注射时间，取 ； 截面面积( )；

12、截面周长( ) ； ,133100 . 2)/(3 . 3sRqn33 .108 . 1/146. 52/cmtvqcmcARn1755. 0/232ts8 . 1A228. 0cmccm9 . 1$2.5.3浇口设计 本模具采用改进型侧浇口进行注射成型。侧浇口具有形状简单，便于加工及调整尺寸，浇口位置选择灵活，去除浇口方便、痕迹小，精度容易保证等特点。通过改变截面尺寸可以调整熔体的充模速度与浇口的凝结时间，以达到良好的充模状态，可以用于各种塑料，但不足的是必须进行去浇口处理，增加成本。下面介绍一种可以通过开模过程自动与塑件分离、在塑件上残留痕迹很小的侧浇口，也可称之为限制性侧浇口，浇口尺寸如

13、图所示。图6 限制性侧浇口示意图$2.5.4冷料穴设计 冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。我们这里选用与推出杆匹配的倒锥形冷料穴,冷料穴开在主流道的末端对面的动模板上，直径稍大于主浇道直径，便于冷料的进入。，其结构如图1定位圈 2冷料穴 3 推 杆 4动模板 图7 冷料穴$2.5.5拉料杆的设计 冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长

14、度约为主流道大端直径。浇口套出料口直径为8mm，取拉料杆的直径与出料口相等8mm。拉料杆上部选用钩头Z字形结构。材料选用45#钢，淬火处理HRC4045，表面粗糙度Ra1.6。与动模板的配合H8/f8，外径尺寸取8mm。图8 拉料杆$2.5.6定位圈的设计 XSZY125注射机的固定模板上定位孔直径为100mm。定位圈的外径取100mm，厚度15mm，定位圈的固定使用M6内六角螺钉，如图3-6所示，定位圈的材料选用普通碳素结构钢A3，不需热处理。图9 定位圈$2.6推出机构设计由于塑件形状简单，所以采用普通推出机构中的推杆推出方式。每个制件用四根顶杆顶出，其结构简单，推出可靠。 组成注射模的推

15、杆推出机构的零件有：推杆、复位杆、推板导柱、推板导套、推板、推杆固定板、固定螺钉、支承钉。（1）推杆 推杆的直径选6mm，采用圆柱形结构，长度由模板厚度和塑件的推出距离决定，取105mm。推杆材料选用，优质碳素结构钢45号钢，淬火处理，低温回火，HRC45-50,表面粗糙度Ra1.6，与型芯的配合为间隙配合H8/g7。图10 推杆$ 2）复位杆 复位杆的直径选8mm，采用圆柱形结构，长度由模板厚度和塑件的推出距离决定，取105mm。 3）推杆材料选用优质碳素结构钢45号钢，淬火处理，低温回火，HRC45-50,表面粗糙度Ra1.6，与动模板的配合为间隙配合H8/f8。图11 推板导套$（4）推

16、板导套材料选用碳素工具钢T8A淬火处理HRC4548。尺寸结构如图3-9所示（5）推板导柱 尺寸结构如图3-10所示：材料选择：碳素工具钢T8A 热处理为淬火处理硬度HRC52-55（6）推板 推板长、宽、厚分别230、180、15mm为采用普通碳素结构钢A3。（7）推杆固定板 推杆固定板的结构如下图所示，长、宽、厚与推板相同，分别为230、180、15mm，采用普通碳素结构钢A3。（8）固定螺钉 选用M6内六角螺钉，长度为20mm。（9）支承钉 支承钉工作部分的直径为20mm,高度为10mm。下面直径12mm，材料选用45号钢，调质处理HB270-290。图12 推板导柱$2.7合模导向机构

17、设计 为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。导向机构的作用是导向、定位以及承受一定的侧向压力。 （1）导柱的设计 选用阶梯型导柱，导向部分直径25mm,高度35mm,倒角高度5mm。为减小导柱导套的磨擦，在导柱上开设油槽。材料选用碳素工具钢T8A,淬火处理HRC4548。表面粗糙度Ra0.8。$ （2）导套的设计 选用台肩型导套，导向部分直径25mm,高度40mm,壁厚5mm, 台肩高度5mm。结构如图所示，材料选用碳素工具钢T8A,淬火处理HRC4548，表面粗糙度Ra0.8。图13 导套$2.8排气系统的设计 塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气

18、，除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满。 注射过程中，浇注系统和模腔内的空气以及塑料熔体分解放出的少量气体和低分子挥发物必须及时排出。常见的排气方式有:排气槽排气;分型面排气;拼、镶件缝隙排气;推板间隙排气;粉末烧结合金块排气;强制排气。 由于塑件的尺寸适中，为薄壳型塑件，模具型腔空间较小，排气量不大。另外模具的推杆较多，形成的排气通道较多，所以可利用推杆与模板间的缝隙排气。$2.9模具温度调节系统设计 2.9.1冷却水道的形式 采用水冷的方式进行冷却，即在模

19、具型腔周围设冷却水通道，使水在其中循环，带走热量，维持所需模温。根据塑料制品的形状及其所需冷却温度的要求，结合冷却装置的设计要求，对冷却水道的布局进行合理的设计，由于材料收缩率较大，应沿其收缩方向设置冷却水道，可抑制收缩，防止变形，塑件属薄壁塑件，水道开设在型腔上，可采用竖向排列。由于塑件属于浅型腔件，这里选用型腔冷却水路，能较 好地对制件进行冷却。$ 2.9.2冷却计算 （1）结晶型塑料最大中心层温度达到固熔点时所需的冷却时间： 查表2-4得ABS的冷却时间在1540s之间。这里取30s。 （2）冷却水量及冷却水道计算 假设由熔融塑料放出的热量全部传给模具，其热量为：$ 冷却时所需的冷却水量

20、：hJTTcmnQ/1041. 1105018019266 .1873063211iTTCPQM011kgM630278042211014161$ 根据冷却水处干湍流状态下的流速v与水管道直径d的关系，确定模具冷却水管道直径dmmmmMd8100 . 10 . 26301041043313$ 2.9.3 冷却管传热面积及数量设计 公式为： cmJdfR22 . 08 . 032 . 08 . 0/8 .242414182100 . 198. 741874187?TRMA16210085. 2208 .24217411001. 1A$ 在模具上应开设的冷却水管孔数： 45 . 010810085

21、. 236ldAn$第三章 模架的选择及模具工作原理 3.1 模架的设计 (1) 选择标准模架型号 中小型模架国家标准有四种基本型的结构。因为采用整体式型腔和组合式型芯，所以选用A2型标准模架，如右图所示。图14 模架及尺寸图$ 2）模架尺寸 模具的长度为座板的长度，在动模板长度的上两侧各加上压板空间尺寸20mm。即：300+40=340mm，模具宽度与动模板一致（200mm）。 高度要求与注射机要求的最大、最小模具厚度适应，XS-ZY-125注塑机要求：最大模具厚度300mm ，最小模具厚度200mm，模具厚度确定为 H=220mm。$3）动模板设计动模板设计尺寸为：300 200 30 m

22、m.材料为A3钢。动模垫板设计尺寸为：300 20030mm.材料为A3钢。 动模垫块尺寸为：200 30 70 mm.材料为A3钢。动模座板尺寸为：340 200 25 mm.材料为A3钢。（4）定模板设计定模板的设计尺寸为：300 200 40 mm.材料为碳素工具钢淬火处理中温回火HRC45-50。定模座板设计尺寸为：340 200 25 mm.材料为A3钢。$（5）选择动模部分和定模部分的紧固螺钉定模部分的紧固螺钉选用M1240的内六角螺钉，共8个。动模部分的紧固螺钉选用M12130的内六角螺钉，共6个；另外M1240的内六角螺钉2个 。（6）选择动模部分和定模部分的定位销动、定模部分

23、都是有两块以上模板组成，安装时，为了保证模板间的位置正确，应使用定位销定位。选用直径为10mm的圆柱销。定模部分：圆柱销1040动模部分：圆设计结柱销10140$（7）注射模的参数 模具外形尺寸(长宽厚）： 340200220mm 定位圈尺寸：100mm 模具开模距离：60 220 10 110mm 塑件推出距离：20 +5 =25mm 成型周期：64 +26 = 72 秒 模具固定压板螺钉：M1625mm$ 3.2 模具总装图及工作原理图15 模具装配总图$1.定模座板 2.定模板固定螺栓 3.定模板 4.动模板 5.型芯 6. 定位圈固定螺栓 7.浇口套 8.定位圈 9.导柱 10.导套 11.定模垫板 12.动模垫块 13.动模座板 14.支撑钉 15.复位杆 16.推板固定板 17.推板 18.拉料杆 19.推杆 20.推板导套21.推板导柱 22.动模板固定螺栓 $ 模具分模主视图： 图16 模具分模主视图$ 模具工作原理： 该注塑模具采用侧浇口单分型面模具，开模时动、定模合模，注射过程开始，熔融塑料注入密闭型腔，经过注射、保压、冷却后，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