塑料肥皂盒的注射模具設(shè)計(jì)

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1、摘 要 本注射模具設(shè)計(jì)為一塑料肥皂盒的注射模具設(shè)計(jì)，塑件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，塑件質(zhì)量要求是不允許有裂紋、變形缺陷。 本設(shè)計(jì)從分型面設(shè)計(jì)開(kāi)始，進(jìn)行了澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、成型零件、模架的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了必要的校核。同時(shí)并簡(jiǎn)單的編制了模具的加工工藝。根據(jù)題目設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是肥皂盒注塑模具的設(shè)計(jì)。也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來(lái)生產(chǎn)肥皂盒塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。針對(duì)肥皂盒的具體結(jié)構(gòu)，該模具是側(cè)澆口的單分型面注射模具。通過(guò)模具設(shè)計(jì)表明該模具能達(dá)到盒蓋的質(zhì)量和加工工藝要求。 關(guān)鍵詞：Pro ENGINEER、注射模、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、模架。 Abstract This is a plastic in

2、jection mold design and injection mold design comb, plastic parts relatively simple plastic parts quality requirements is not permitted crack, deformation defects. The design started from the sub-surface design, were pouring system, cooling system, molded parts, mold design, and carry out the

3、necessary checking. at the same time And a simple preparation of the mold of the process. According to the design of the subject's main task is to set fruit injection mold design. Design is an injection mold to produce scop lid pieces of plastic products in order to achieve automation to increas

4、e output. For the specific structure of the fruit plate, the die is the point of the one type injection mold surface. Through the die design that the lid of the mold to achieve the quality and processing requirements. Keywords: Pro ENGINEER, injection mold, injection system, cooling system,

5、mold. 緒 論 模具制造是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)，振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。 一 課題背景

6、改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅猛。1996至2001年間，我國(guó)模具工業(yè)的產(chǎn)值年平均增長(zhǎng)14%左右。目前，全國(guó)共有模具生產(chǎn)廠點(diǎn)1.7萬(wàn)個(gè)，從業(yè)人員50多萬(wàn)人。2001年全國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)300億元人民幣，我國(guó)模具年產(chǎn)值已位居世界第四。 我國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水平近年來(lái)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命模具上了一個(gè)新臺(tái)階。大型復(fù)雜沖模以汽車覆蓋件模具為代表，已能生產(chǎn)部分新型轎車的覆蓋件模具。體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模的覆蓋面，已從電機(jī)、電器鐵芯片模具，擴(kuò)展到接插件、電子槍零件、空調(diào)器散熱片等家電零件模具。在大型塑料模具方面，已能生產(chǎn)48英寸電視的塑殼模具、6.5Kg大容量洗

7、衣機(jī)全套塑料模具，以及汽車保險(xiǎn)杠、整體儀表板等模具。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都達(dá)到了較高的水平，并可替代進(jìn)口模具。但是，我國(guó)模具工業(yè)無(wú)論是在數(shù)量還是質(zhì)量上，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家存在著很大的差距，滿足不了工業(yè)發(fā)展的需要，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的滿足率僅在70%左右。 我國(guó)大部分模具是企業(yè)自產(chǎn)自用，真正作為商品流通的模具僅占1/3。所產(chǎn)模具基本上以中低檔為主，一些大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命的高檔模具，在技術(shù)上無(wú)法與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，生產(chǎn)能力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。近五年來(lái)，我國(guó)平均每年進(jìn)口模具8.14億美元，2001年進(jìn)口模具11.12億美元(出口模具僅1.

8、88億美元)，這還不包括隨進(jìn)口設(shè)備和生產(chǎn)線作為附件帶來(lái)的模具。根據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，近幾年進(jìn)出口相抵，我國(guó)已成為世界上最大的模具進(jìn)口國(guó)。 二 課題設(shè)計(jì)的目的和意義 目的：肥皂盒在我們的生活中非常的普遍，幾乎每家都要用到。市場(chǎng)上也有各種各樣的肥皂盒，形狀各異，有些是把肥皂盒做成水果造型，有些是動(dòng)植物造型，來(lái)吸引顧客的目光，以引發(fā)人們的購(gòu)買欲。 意義：此次設(shè)計(jì)的肥皂盒的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，主要是在肥皂盒的底部打孔，這樣可以讓積累在里面的水自然流出，省去人工進(jìn)行操作了。 第一章 塑料成型工藝基礎(chǔ) 1.1肥皂盒的造型設(shè)計(jì)

9、 其圖形如圖1—1與1—2所示： 圖1—1肥皂盒工程圖 圖1—2肥皂盒三維圖 1.2肥皂盒塑料PS的結(jié)構(gòu)與工藝特性 （1）聚苯乙烯的流動(dòng)性 聚苯乙烯是有苯乙烯的單體聚合而成的高聚物，屬于無(wú)定型塑料，具有良好的透明性、耐熱、耐光以及良好的電絕緣性能，加工流動(dòng)性好。 聚苯乙烯的流動(dòng)性好，容易成型，由于聚苯乙烯熔體粘度對(duì)剪切速率和溫度都比較敏感，所以在注射中，無(wú)論是增大注射壓力或升高機(jī)筒溫度都會(huì)使熔體粘度下降，均可達(dá)到改善聚苯乙烯熔體流動(dòng)性的目的，其中提高機(jī)筒溫度效果更明顯。制品壁厚對(duì)流動(dòng)性也有一定的影響，PS熔體的最大流動(dòng)長(zhǎng)度與壁厚之比為200：1所以壁厚一般在1.0～4.0之

10、間選取。 （2）聚苯乙烯的成型流動(dòng)收縮性 PS為非結(jié)晶型聚合物，成型收縮率較低，通常為0.5%～0.8%，提高注射壓力對(duì)降低成型收縮率是有利的，但注射速度不宜過(guò)高，否則模腔內(nèi)的空氣難以及時(shí)排出，還會(huì)使制件表面不光滑，透明度低，沖擊強(qiáng)度降下降，同時(shí)較大的剪切力還會(huì)導(dǎo)致制品的內(nèi)應(yīng)力增加，因此對(duì)聚苯乙烯來(lái)說(shuō)在不發(fā)生波紋、熔接痕等缺陷的前提下應(yīng)盡可能采用較低的注射速度。 （3）聚苯乙烯的工藝特性 聚苯乙烯的著色性能優(yōu)良，能染成各種鮮艷的色彩。聚苯乙烯能耐堿、硫酸、磷酸、10%～30%的鹽酸、稀醋酸及其他有機(jī)酸，但不能耐硝酸及氧化劑的作用，對(duì)誰(shuí)、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的耐蝕能力。它是無(wú)

11、色無(wú)味無(wú)毒的第三大塑料品種。它的吸水性較好，所以加工前不需要干燥處理。 1.3 注射成型原理及工藝特性 注塑模亦稱注射模，其成型原理是將塑料從注塑機(jī)的料斗送進(jìn)加熱的料筒中，經(jīng)過(guò)加熱熔化呈流動(dòng)狀態(tài)后，在柱塞和螺桿的推動(dòng)下，熔融塑料被壓縮并向前移動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)料筒前的噴嘴以很快的速度注入溫度較低的閉合模腔之中，充滿型腔的熔料在受壓的情況下，經(jīng)冷卻固化后即可保持模具腔所賦予的形狀，然后開(kāi)模分型獲得成型塑件。這樣在操作上完成了一個(gè)周期的生產(chǎn)過(guò)程。通常，一個(gè)成型周期從幾秒鐘到幾分鐘不等，時(shí)間的長(zhǎng)短取決于塑件的大小、形狀和厚度、模具的結(jié)構(gòu)、注射機(jī)的類型及塑料的品種和成型工藝條件等因素。 注射成型是熱塑

12、性材料成型的一種重要方法，它具有成型周期短、能一次成型形狀復(fù)雜的、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。注射成型的生產(chǎn)率高、易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。注射成型的缺點(diǎn)是所用的注射設(shè)備價(jià)格高，注射模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，不適合于單件小批量的生產(chǎn)，除了熱塑性塑料外，一些流動(dòng)好的熱固性塑料也可用注射方法成型，其原因是這種方法生產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。 第二章 塑件工藝性分析 2.1 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 （1）外形尺寸 該塑件壁厚為2，塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長(zhǎng)， 塑件材料為熱塑性塑料，流動(dòng)性較好，適合于注射成型。 （2）精度等級(jí) 該塑件尺寸中等，

13、整體結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，精度要求相對(duì)較低，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級(jí)：五級(jí)。 （3）脫模斜度 PS的成型性能良好，成型收縮率較小，選擇塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為1度。 2.2 工藝性分析 為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用潛伏式澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面上，而澆口卻斜向開(kāi)設(shè)在模具的隱蔽處。塑料熔體通過(guò)型腔的側(cè)面或推桿的端部注入型腔，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。 2.3 注射機(jī)的選擇 按照?qǐng)D 1 塑件所示尺寸近似計(jì) 塑件體積： V ≈26cm3 塑件質(zhì)量： M =26×1.035 g=26.91g

14、 選用注射機(jī)為國(guó)產(chǎn)的注射機(jī)XS-ZY-125臥式注塑機(jī)。查表注額定注射量為125 cmз，注射壓力為120MPa，鎖模力為90×104N，注射方式為螺桿式，噴嘴球半徑R為18mm，噴嘴口直徑為4mm。頂出形式是兩側(cè)設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出（一般工廠的塑膠部都擁有從小到大各種型號(hào)的注射機(jī)。中等型號(hào)的占大部分，小型和大型的只占一小部分。所以我們不必過(guò)多的考慮注射機(jī)型號(hào)。具體到這套模具）。 第三章 塑料制件在模具中的位置 3.1 型腔數(shù)目的確定 與單型腔模具相比較，單型腔模具具有塑料制件的形狀和尺寸一致性好、成型的工藝條件容易控制、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、模具制造成本低、制造周期短等特點(diǎn)

15、。但是，在大批量生產(chǎn)的情況下，多型腔應(yīng)收更為合適的形式，它可以提高生產(chǎn)效率，降低塑件的整體成本。 型腔數(shù)目的確定，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量、批量大小、交貨長(zhǎng)短、注射能力、模具成本等要求來(lái)綜合考慮。 根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力F的要求來(lái)確定型腔數(shù)目n ，即 n 式中 F——注射機(jī)額定鎖模力（N） P——型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力（MPa） A1、A2——分別為澆注系統(tǒng)和單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（mm2） 大多數(shù)小型件常用多型腔注射模，而高精度塑件的型腔數(shù)原則上不超過(guò)4個(gè)，生產(chǎn)中如果交貨允許，我們根據(jù)上述公式估算，采用一模二腔。 3.2 型腔的分布 在實(shí)際的多型腔

16、模具設(shè)計(jì)與制造中，對(duì)于精度要求較高、物理與力學(xué)性能要求均衡穩(wěn)定的塑料制件，應(yīng)盡量采用平衡式布置的形式。圖形如3—1所示： 圖3-1多型腔模具 3.3分型面的選擇 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度、嵌件的位置塑件的推出、排氣等多種因素的影響、因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)遵循以下的原則： （1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。 （2）分型面的選擇應(yīng)有利于塑件是順利脫模 （3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求 （4）分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求 （5）分型面的選擇應(yīng)便于模具的加工制造 （6）分型面的選擇應(yīng)有利于排氣

17、 除了上述這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小以避免接近或超過(guò)所選用注射機(jī)的最大注射面積而可能產(chǎn)生溢流現(xiàn)象。圖形如3—2所示： 圖3—2分型面示意 第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 普通澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計(jì)原則 （1）要能保證塑件的質(zhì)量 a)盡量減少停滯現(xiàn)象:停滯現(xiàn)象容易使工件的某些部分過(guò)度保壓，某些部分保壓不足，從而使內(nèi)應(yīng)力增加許多。 b)盡量避免出現(xiàn)熔接痕：熔接痕的存在主要會(huì)影響外觀，使得產(chǎn)品的表面較差；而出現(xiàn)熔接痕的地方強(qiáng)度也會(huì)較差。 c)盡量避免過(guò)度保壓和保壓不足：當(dāng)澆注

18、系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良或操作條件不當(dāng)，會(huì)使熔料在型腔中保壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或是承受壓力過(guò)大就是過(guò)度保壓。過(guò)度保壓會(huì)使產(chǎn)品密度較大，增加內(nèi)應(yīng)力，甚至出現(xiàn)飛邊。 d)盡量減少流向雜亂：流向雜亂會(huì)使工件強(qiáng)度較差，表面的紋路也較不美觀。 （2）盡量減小及縮短澆注系統(tǒng)的斷面及長(zhǎng)度 （3）盡可能做到同步填充，一模多腔情形下，要讓進(jìn)入每一個(gè)型腔的熔料能夠同時(shí)到達(dá)，而且使每個(gè)型腔入口的壓力相等。 （4）有利于型腔中氣體的排出 （5）防止型芯的變形和嵌件的位移 （6）盡量采用較短的流程充滿型腔 4.2主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處部分到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)的部

19、分，它的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和沖模時(shí)間有較大的影響，因此必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 設(shè)計(jì)要點(diǎn):截面形狀、錐度、孔徑、長(zhǎng)度、球面R、圓角r圖形如下4—1： 主圖4—1流道形狀及其與注射機(jī)噴嘴的關(guān)系 1——頂模板 2——澆口套 3——注射機(jī)噴嘴 為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角a為2～6，小端直徑d比注射機(jī)噴嘴直徑大0.5～1mm，一般d=2.5～5mm。由于小端的前面是球面，其深度為3～5mm，注射機(jī)噴嘴的球面在該位置與模具接觸并貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1～2mm。流道的表面粗糙度Ra<0.8um。

20、 根據(jù)選用的 XS-ZY-125 型號(hào)注射機(jī)的相關(guān)尺寸得 噴嘴前端孔徑： d0=4mm 噴嘴前端球面半徑：R0=12mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 R=R0+(1~2)mm=13mm d=d0+(0.5～1)mm=5mm 錐角為20～60，取其值為30，經(jīng)換算得主流道大端直徑為Φ7.6mm。 澆口套的選擇應(yīng)根據(jù)注射機(jī)里的定位孔來(lái)選擇，它與定位孔是過(guò)度配合，查表可知定位孔直徑為100mm，所以澆口套的尺寸為100mm。 4.3分流道的設(shè)計(jì) 流道的截面形狀會(huì)影響到塑料在澆道中的流動(dòng)以及流道內(nèi)部的熔融塑料的體積。此次選用圓形截面。形狀圖如圖4—2所示

21、： 圖4—2 1圓形截面 優(yōu)點(diǎn)：流道形狀效率較高，可達(dá)0.25D。 缺點(diǎn)：增加制作費(fèi)用及成本，稍不注意會(huì)造成流道交錯(cuò)而影響流動(dòng)效率。 2.分流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn) a制品的體積和壁厚，分流道的截面厚度要大于制品的壁厚。 b成型樹(shù)脂的流動(dòng)性，對(duì)于含有玻璃纖維等流動(dòng)性較差的樹(shù)脂, 流道截面要大一些。 c流道方向改變的拐角處, 應(yīng)適當(dāng)設(shè)置冷料穴。 3.分流道的尺寸設(shè)計(jì) a流道的直徑過(guò)大：不僅浪費(fèi)材料, 而且冷卻時(shí)間增長(zhǎng), 成型周期也隨之增長(zhǎng), 造成成本上的浪費(fèi)。 b流道的直徑過(guò)?。翰牧系牧鲃?dòng)阻力大, 易造成充填不足, 或者必須增加射出壓力才能充填。因此流道直徑應(yīng)適合產(chǎn)品的重量或投

22、影面積 c流道長(zhǎng)度宜短, 因?yàn)殚L(zhǎng)的流道不但會(huì)造成壓力損失,不利于生產(chǎn)性,同時(shí)也浪費(fèi)材料；但過(guò)短, 產(chǎn)品的殘余應(yīng)力增大, 并且容易產(chǎn)生毛邊。 流道長(zhǎng)度可以按如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算: D——分流道直徑mm W——產(chǎn)品質(zhì)量g L——流道長(zhǎng)度mm 所以分流道的直徑選取為8mm，長(zhǎng)度一般取在8～30mm之間，不宜小于8mm，因此分流道長(zhǎng)度取15mm。 4.流道排列的原則 a盡可能使熔融塑料從主流道到各澆口的距離相等。 b使型腔壓力中心盡可能與注射機(jī)的中心重合。 流道的布置要平衡，可以說(shuō)自然平衡，如果自然沒(méi)法平衡的話需要人工平衡。 4.4 澆口的設(shè)計(jì) 澆口：連接分流道和型腔的橋梁

23、,是澆注系統(tǒng)中最薄弱最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。 澆口作用： 1、熔料經(jīng)狹小的澆口增速、增溫，利于填充型腔。 2、注射保壓補(bǔ)縮后澆口處首先凝固封閉型腔，減小塑件的變形和破裂。 3、狹小澆口便于澆道凝料與塑件分離，修整方便 澆口過(guò)?。阂自斐沙涮畈蛔?短射)、收縮凹陷、熔接痕等外觀上的缺陷,且成型收縮會(huì)增大。 澆口過(guò)大：澆口周圍產(chǎn)生過(guò)剩的殘余應(yīng)力,導(dǎo)致產(chǎn)品變形或破裂,且澆口的去除加工困難等。 綜合塑料使用的澆口類型與選用原則這次設(shè)計(jì)選用側(cè)澆口。澆口開(kāi)在型芯一側(cè)，開(kāi)模時(shí)澆口自動(dòng)切斷。 4.5冷料穴和拉料桿的設(shè)計(jì) 冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中的料流的前鋒冷料，以免這些冷料進(jìn)入型腔，它還有便于在

24、該處設(shè)置主流道拉料桿的功能，注射結(jié)束模具分型時(shí)，在拉料桿的作用下，主流道凝料從從定模澆口套中被拉出，最后退出機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。 拉料桿的常用形式上Z字形結(jié)構(gòu)，其典型的結(jié)構(gòu)形式如圖4—3所示： 圖4—3 拉料桿的材料為T8，進(jìn)行熱處理時(shí)頭部硬度為HRC50~55，配合部分粗糙度為Ra0.8um. 4.4排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 排氣不良容易引起塑件燒焦，短射、填充不足、脫模不良、陰影、氣泡、色差、縮水、流紋、表面凹陷、不熔合等。 排氣槽的作用主要有兩點(diǎn)。一是在注射熔融物料時(shí)，排除模腔內(nèi)的空氣；二是排除物料在加熱過(guò)程中產(chǎn)生的各種氣體。越是薄壁制品，越是遠(yuǎn)離澆口的

25、部位，排氣槽的開(kāi)設(shè)就顯得尤為重要。另外對(duì)于小型件或精密零件也要重視排氣槽的開(kāi)設(shè)，因?yàn)樗四鼙苊庵破繁砻孀苽妥⑸淞坎蛔阃?，還可以消除制品的各種缺陷，減少模具污染等。那么，模腔的排氣怎樣才算充分呢？一般來(lái)說(shuō)，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上卻未留下焦斑，就可以認(rèn)為模腔內(nèi)的排氣是充分的。 適當(dāng)?shù)亻_(kāi)設(shè)排氣槽；可以大大降低注射壓力、注射時(shí)間。保壓時(shí)間以及鎖模壓力，使塑件成型由困難變?yōu)槿菀?，從而提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，降低機(jī)器的能量消耗。其設(shè)計(jì)往往主要靠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)試模與修模再加以完善，此模我們利用模具零部件的配合間隙及分型面自然排氣。 第五章 成

26、型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時(shí)與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。 設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。 5.1 凹模

27、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模也就是所謂的型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式。 整體式凹模：其特點(diǎn)是牢固，不易變形，不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。但由于整體式型腔加工困難熱處理不方便，所以其常用于形狀簡(jiǎn)單的中、小型模具上。 根據(jù)此次設(shè)計(jì)的要求與加工特點(diǎn)來(lái)看選用整體式凹模，其結(jié)構(gòu)圖如5—1所示： 圖5—1 凹模的材料選40Cr，凹模熱處理硬度達(dá)到HRC40～50,表面需鍍硌和拋光處理，型腔表面的粗糙度為Ra0.2～0.1um，配合面需要達(dá)到0.8um。 5.2 型芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 型芯的結(jié)構(gòu)形式也分整體式和組合式，由于肥皂盒的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單所以選用整體式結(jié)構(gòu)，加工方便，簡(jiǎn)

28、化了結(jié)構(gòu)。小型芯常單獨(dú)制造，再嵌入模板中，最簡(jiǎn)單的是用過(guò)盈配合直接從模板上面壓入，但是要在型芯下部鉚接，主要是為了防止配合不緊密時(shí)被拔出的可能。 其基本結(jié)構(gòu)如圖5—2所示: 圖5—2 型芯材料選40Cr，熱處理達(dá)到表面硬度為HRC45～50，型芯表面的粗糙度為0.1～0.25mm，配合面為0.8mm，型芯表面熱處理時(shí)需好進(jìn)行鍍鉻、與拋光處理。 5.3 成型零部件的工作尺寸的計(jì)算 所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構(gòu)成型腔腔體的部位的尺寸，其直接對(duì)應(yīng)塑件的形狀與尺寸。鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復(fù)雜，塑件本身精度也難以達(dá)到高精度，為了計(jì)算簡(jiǎn)便。 塑件的公差規(guī)定按單向極限

29、制，制品外輪廓尺寸公差取負(fù)值“”，制品叫做腔尺寸公差取正值“”，若制品上原有公差的標(biāo)注方法與上不符，則應(yīng)按以上規(guī)定進(jìn)行轉(zhuǎn)換。而制品孔中心距尺寸公差按對(duì)稱分布原則計(jì)算，即取。 5.4 型腔和型芯相關(guān)尺寸的計(jì)算 塑件成型后的收縮率與多種因素有關(guān)，通常按平均收縮率計(jì)算。 *100%參考 文獻(xiàn)PS的收縮率是0.6%～0.8%，它的平均收縮率是S=0.7% （1）型腔徑向尺寸的計(jì)算 因?yàn)樗芗叽巛^小，精度級(jí)別高，δc可取△/6、δz可取△/3,此時(shí)，X取0.75。 根據(jù)公式 LM= 基本尺寸/mm 公差值/mm 計(jì)算 124.74

30、1.48 LM = = =124.5 84.6 1.2 LM = = =84.29 （2）型芯徑向尺寸的計(jì)算 根據(jù)公式 M= 基本尺寸/mm 公差值/mm 計(jì)算 119.26 1.48 m= = = 79.4 1.2 m= =

31、 = 14.71 0.58 m= = = （3）型腔深度的尺寸計(jì)算 在計(jì)算型腔深度和型芯高度尺寸時(shí)，由于型腔的底面或型芯的端面磨損很小，所以可以不考慮磨損量。 根據(jù)公式 HM=以下x為2/3 基本尺寸/mm 公差值/mm 計(jì)算 27.35 0.7 H1M= = =27.

32、07 （4）型芯高度的尺寸計(jì)算 根據(jù)公式 ： M= 基本尺寸/mm 公差值/mm 計(jì)算 24.65 0.7 M= = =25.29 （5）中心距的尺寸計(jì)算 塑件上的中心距基本尺寸Cs和模具上的中心距的基本尺寸Cm均為平均尺寸 Cm=(1+S)Cs 標(biāo)注制造公差后得：Cm=(1+S)Cs 基本尺寸/mm 公差值/mm 計(jì)算 15 0.58 Cm=(1+S)Cs

33、 =15(1+0.7%) =15.105 5.5 矩形型腔側(cè)壁和底板厚度的確定 由于型腔壁厚計(jì)算比較麻煩，所以根據(jù)參考文獻(xiàn)可以得出，矩形型腔內(nèi)壁短邊長(zhǎng)為84mm，所以凹模壁厚范圍為13～14mm，模套壁厚S2是40～45mm，根據(jù)自己的設(shè)計(jì)來(lái)看，此次選用凹模厚度是13mm，模套壁厚是40mm。足以滿足設(shè)計(jì)。 第六章 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì) 6. 1 注射模架的選擇 模架是設(shè)計(jì)、制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件，如圖6—1所示： 圖6—1模架模

34、型 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，中小模架的周界尺寸范圍是<560mm×900mm，此次選用的模架周界尺寸為560mm×900mm。 6.2導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 長(zhǎng)度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度高出 8—12 cm，以免出現(xiàn)導(dǎo)柱末導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔的情況。 形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺(tái)形，以使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。 材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面和堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20 鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理） ，硬度為50—55HRC。如圖6-2所示； 圖6—2導(dǎo)柱結(jié)構(gòu) 第七章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7. 1 推出力的計(jì)

35、算 對(duì)于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計(jì)算，并確定其脫模力（Ft） Ft=AP（ucosα-sinα） 式中 Ft——塑件脫模力 A——塑件包絡(luò)型芯的面積 P——塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力 u——塑件對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，為0.1～0.3 α——脫模斜度， 由此估算出脫模力為8000N 7 .2 推桿的設(shè)計(jì) ①推桿的強(qiáng)度計(jì)算 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)之二》由式5-97得 d——圓形推桿直徑cm φ——推桿長(zhǎng)度系數(shù)≈0.7 l——推桿長(zhǎng)度cm n——推桿數(shù)量 E——推桿材料的彈性模量N/cm

36、2 (鋼的彈性模量E=2.1×10 7N/ cm2 ) Q——總脫模力 取d=5mm ②推桿壓力校核 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》式5-98 推桿應(yīng)力合格，硬度50～65HRC 7.3推出機(jī)構(gòu)工作原理圖 如下圖7—1 圖7—1 1——推板 2——推桿固定板 3——墊塊 4——推桿 5——型芯 6——型腔 第八章 加熱、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及校核 本塑件在注射成型機(jī)時(shí)不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)算計(jì)。 設(shè)定模具平均工作溫度為60℃ ，用常

37、溫20℃ 的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30℃。 8.1 冷卻回路的尺寸確定 1求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q1 查表得PS 的單位流量為 27×104 J/Kg 得Q1=WQ2=0.26×27×104 =7.02×104 需要設(shè)計(jì)冷卻回路 2 冷卻回路的孔直徑的確定 確定冷卻水孔的直徑時(shí)應(yīng)注意，無(wú)論多大的模具，水孔的直徑不能大于14mm，否則冷卻水難以成為湍流狀態(tài)，以致降低熱交換效率。一般水孔的直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來(lái)確定。平均壁厚為2mm時(shí)，水孔直徑可取8～10mm，平均壁厚為2～4mm時(shí)，水孔直徑可取10～12mm，平均

38、壁厚為4～6mm時(shí)，水孔直徑可取10～14mm。 此次設(shè)計(jì)，壁厚為2mm，所以選擇冷卻水孔的直徑為8mm，足以滿足設(shè)計(jì) 的需求。 8.3模具厚度的校核 根據(jù)所選注射機(jī)的種類： A模具的最大厚度=300mm B模具的最小厚度=200mm 模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使模具的總高度位于注射機(jī)可安裝的最大模后與最小模后之間，模具厚度為=30+30+25+50+70=205mm，介于最大與最小之間，所以模具厚度滿足要求，注射機(jī)也滿足需求。 第九章 結(jié)論 本次塑料模具設(shè)計(jì)，全面考慮了塑料成型性能，模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，注射工藝參數(shù)，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理論分析和數(shù)據(jù)計(jì)算生產(chǎn)操作上論

39、證該設(shè)計(jì)是合理可行的。并且，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我了解了注射模設(shè)計(jì)概況，熟悉了注射設(shè)備，基本掌握了注射成型的一般原理。 在設(shè)計(jì)和三維建模過(guò)程中也遇到了一些問(wèn)題，通過(guò)對(duì)問(wèn)題的探索與分析，最后得到圓滿解決，更另深刻的知道了模具設(shè)計(jì)各個(gè)階段的重要性和嚴(yán)謹(jǐn)性，達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的。 伴隨經(jīng)濟(jì)建設(shè)，特別是汽車、機(jī)械、電子、日用制造等行業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造的人才的需求與日俱增，模具設(shè)計(jì)制造，特別是注射模具的設(shè)計(jì)與制造將更為受到重視，并將會(huì)廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，飛速發(fā)展。 相信這次設(shè)計(jì)中獲得的經(jīng)驗(yàn)及處理問(wèn)題的能力將會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)和工作有所啟示和幫助。

40、 致 謝 經(jīng)過(guò)半年的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我也學(xué)到了許多了關(guān)于模具制造方面的知識(shí)，尤其對(duì)注射模具有了較全面的了解，對(duì)模具整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程有了更深層次的認(rèn)識(shí)。獨(dú)立設(shè)計(jì)能力有了很大的提高。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我查閱了許多設(shè)計(jì)相關(guān)的資料尤其是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，使我掌握了查閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的方法，這將對(duì)我以后從事設(shè)計(jì)工作帶來(lái)很大的幫助。設(shè)計(jì)中我還使用過(guò)AutoCAD和Pro/E等電腦軟件，使用這些軟件的能力也有很大的提高?？傊ㄟ^(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我在大學(xué)里所學(xué)的專業(yè)知識(shí)得以運(yùn)用，使我的設(shè)計(jì)能力有了進(jìn)一步的提高。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)從選題、研究方向的確定和方案的制定都是

41、在徐老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。他以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。 另外，衷心感謝我的同窗同學(xué)們，你們不僅讓我感覺(jué)到了友情的力量，也讓我感覺(jué)到了生活的愉悅，通過(guò)相互討論學(xué)到的思維方式使我受益終生。 同時(shí)，我還要特別感謝專業(yè)老師對(duì)我的鼓勵(lì)和指導(dǎo)，他們?yōu)槲彝瓿蛇@篇論文提供了巨大的幫助。在此我也衷心的感謝他們。 最后，衷心感謝在百忙之中抽出時(shí)間審閱本論文的專家、教授。由于本人知識(shí)水平有限，文中不免有不妥之處，敬請(qǐng)各位專家、教授不吝批評(píng)和指正。 參考文獻(xiàn) [1]屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》.北京:高等教育出版社,2001 [2]《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組主編.《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》(第二版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002 [3]許發(fā)樾主編.《實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [4]吳兆祥主編.《模具材料及表面處理》.北京:機(jī)械出版社,2000 [5]馮炳堯，韓泰榮，將文森主編《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》.上海;科學(xué)技術(shù)出版社,2001 26 / 26文檔可自由編輯打印