肥皂盒注塑模具畢業(yè)設(shè)計設(shè)計說明書

1、目錄引言 2第一章 總體方案確定 41.1 塑件分析 41.2 分型面位置的確定 41.3 確定型腔數(shù)量和排列方式 51.3.1 型腔數(shù)量的確定 51.3.2 型腔排列形式的確定 51.4 確定模具結(jié)構(gòu)形式 51.5 確定成型工藝 61.6 確定注射機型號 71.6.1 利用 UG 進行體積的計算 71.6.2. 鎖模力的計算 71.6.3 注射機的選擇 71.6.4 注射機有關(guān)參數(shù)的校核 7第二章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 92.1 主流道設(shè)計 92.1.1 主流道尺寸 92.1.2 主流道襯套形式 92.2 分流道設(shè)計 92.2.1 分流道的布置形式 92.2.2 分流道長度 102.2.3 分流道

2、的形狀、截面尺寸 102.2.4 分流道表面粗糙度 102.3 澆口設(shè)計 102.4 冷料穴和拉料桿設(shè)計 10第三章 冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計 123.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 123.2 排氣系統(tǒng)設(shè)計 12第四章 成型零件設(shè)計 134.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 134.2 成型零件尺寸計算 134.3 成型零件鋼材的選用 16第五章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 175.1 模架的選擇 175.2 校核注射機 17結(jié)論 17致謝 18參考文獻 19引言近年來工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢不斷上升。 注塑成型是塑料加工中最普遍采用 的方法，其中最主要之一的注塑模具已經(jīng)很廣泛的采用。它在質(zhì)量、精度、制造 周期以及注塑成型過程中

3、的生產(chǎn)效率等方面水平的高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、 產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代， 同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應(yīng)能力和速 度。注塑模具與其它機械行業(yè)想比，有以下三個特點：第一，模具不能像其它機 械那樣可作為基本定型的商品隨時都可以在機電市場上買到。 模具制造不可能形 成批量生產(chǎn)， 即模具是單件生產(chǎn)的， 其壽命越長，重復(fù)加工的可能性越小。 因此， 模具的制造成本較高。 第二，因為注塑模具是為產(chǎn)品中的塑料制品而訂制的， 作 為產(chǎn)品，除質(zhì)量、價格等因素之外，很重要的一點就是需要盡快地投放市場，所 以對于為塑料制品而特殊定訂制的模具來說， 其制造周期一定要短。 第三，模具 制造是一項技術(shù)性很強的工作

4、， 其加工過程集中了機械制造中先進技術(shù)的部分精 華與鉗工技術(shù)的手工技巧， 因此要求模具工人具有較高的文化技術(shù)水平， 特別是 對企業(yè)來說要求培養(yǎng)“全能工人”，使其適應(yīng)多工種的要求，這種技術(shù)工人對模 具單件生產(chǎn)方式組織均衡生產(chǎn)是非常重要的。 綜上所述， 模具制造 存在成本高， 要求制造周期短， 技術(shù)性強等特點， 目前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機的 應(yīng)用，這些問題得到了很大的改善。隨著各種性能優(yōu)越的工程塑料不斷開發(fā)， 注塑工藝越來越多地被各個制造領(lǐng) 域用以成型各種性能要求的制品。 要高質(zhì)量、 經(jīng)濟地生產(chǎn)出注塑制品， 必須綜合 考慮成型樹脂、 注塑模具及注塑機的問題， 注塑模具的設(shè)計質(zhì)量直接影響成

5、型制 品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量及成本。注塑模具在注射制品成型中起著極其重要的作用，除了塑料制品的表面質(zhì) 量、成型精度完全由模具決定之外， 塑料制品的內(nèi)在質(zhì)量、 成型效率也受模具左 右，所以如何高質(zhì)量、簡明、快捷、規(guī)范化地設(shè)計注塑模具，成為發(fā)揮注塑成型 工藝的優(yōu)越性，擴大注塑制品的首要問題。我國模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展， 歷經(jīng)了半個多世紀(jì)， 近幾年來， 我國模具 技術(shù)有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命 模具又上了新臺階。模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高；模具交貨期較前縮短。模具 CAD/CAM/CA技術(shù)相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用，并開發(fā)出了自主版權(quán)的模具 CAD/CA歆 件。塑料模是

6、應(yīng)用最廣泛的一類模具。近年來，我國塑料模有長足的進步。在制 造技術(shù)方面，首先是采用CAD/CA技術(shù)，用計算機造型、編程并由數(shù)控機床加工 已是主要手段，CAE軟件也得到應(yīng)用。第一章總體方案確定圖1-1肥皂盒1.1塑件分析該塑件是一個肥皂盒的上、下蓋，如圖 1-1所示，該塑件結(jié)構(gòu)簡單，上、下蓋外輪闊均為長方形（長 60mm寬30mm高12mr）i,兩端為半圓形（半徑為 15mrm，口部均有相配合的臺階，且下蓋有三個長方形（長 16mm寬4mm）兩端 為半圓形（半徑4mm。尺寸精度為MT6級，尺寸精度不高，無特殊要求，壁厚 為1.5mm屬于薄壁塑件，生產(chǎn)批量大。塑件材料為聚甲醛（POM，成型工藝性

7、較好，可以注射成型。1.2 分型面位置的確定根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形式，最大底面為底平面，故分型面應(yīng)選在底面處，為了滿足制品的要求決定采用側(cè)澆口。分型面位置如圖1-2所示。圖1-2分型面位置1.3確定型腔數(shù)量和排列方式1.3.1型腔數(shù)量的確定該塑件為小型制品，尺寸精度不高。可以采用一模多腔的形式?？紤]到模具 制造成本和生產(chǎn)效率，初定為一模兩腔的模具形式。1.3.2型腔排列形式的確定該塑件為規(guī)則圖形型腔采用如圖1-3所示兩行兩列的矩形排列式。圖1-3模具型腔排列方式1.4確定模具結(jié)構(gòu)形式該塑件為小型制品，尺寸精度不高。采用UG分析后，下蓋的體積為3.366cm3, 上蓋的體積為3.639cm3。本模具的結(jié)

8、構(gòu)形式為單分型面的兩板模。采用一模兩腔， 頂桿推出，流道采用平衡式，澆口采用側(cè)澆口。為了縮短成型周期，提高生產(chǎn)率， 保證塑件質(zhì)量，動定模均開設(shè)冷卻水道?？傮w模具結(jié)構(gòu)如圖所示。圖1-4模具結(jié)構(gòu)1.5確定成型工藝本塑件的材料為聚甲醛（POM,是一種高熔點、高結(jié)晶性的熱塑性塑料。聚甲醛的吸水性比較差，成型前不必進行干燥，制品尺寸穩(wěn)定性好，可以制造較精 密的零件。聚甲醛可以采用一般熱塑性塑料的成型方法生產(chǎn)制品， 可以采用注射 成型。聚甲醛（POM特征見表1-1 :表1-1 聚甲醛（pom注射成型的工藝參數(shù)序號項目聚丙烯（PP）1噴嘴溫度/ c1701802料筒溫度/ c1701903模具溫度/ c90

9、1204注射壓力MPa801305保壓力MPa30-506注射時間S257保壓時間S20808冷卻時間S20609成型周期S501501.6確定注射機型號1.6.1利用UG進行體積的計算經(jīng)過三維軟件UG建模分析，可知肥皂盒下蓋體積 V3.366cm3,肥皂盒上蓋 體積 V2 3.639cm3。V=V+V2=7cnn。按經(jīng)驗公式算得：V總=1.67cm3x 7=11.69cm3。查得聚甲醛的密度為1.41g/cm3。故所需塑料質(zhì)量為1.41g/cm x 311.69cm =16.48g。1.6.2.鎖模力的計算通過計算，可知肥皂盒上蓋在分型面上的投影面積約為：S=1606.5mm,肥皂盒下蓋在分

10、型面上的投影面積約為：S=1606.5mmS=S+S=3213mm按經(jīng)驗公式計算得：1.35 x 3213=4337.55口帝 又聚甲醛（POM成型時型腔的平均壓力為 35MPa（經(jīng)驗值）。故所需鎖模力為：Fn=4337.55mmx 35MPa=151.8KN 1.6.3注射機的選擇根據(jù)以上計算決定選用XS-Z-125注射機，其主要技術(shù)參數(shù)見下表:表1-4 XS-ZY-125 注射機主要技術(shù)參數(shù)理論注射容量/cm3125鎖模力/KN900螺桿直徑/mm42拉桿內(nèi)間距/mm290 x 260注射壓力/MPa119移模行程/mm300注射時間/s1.6最大模厚/mm300注射方式螺桿式最小模厚/m

11、m200噴嘴球半徑/mm12定位圈尺寸/mm100鎖模方式液壓一機械噴嘴孔直徑/mm41.6.4注射機有關(guān)參數(shù)的校核（1）最大注射量的校核為了保證正常的注射成型，注射機的最大注射量因稍大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道凝料）。通常注射機的實際注射量最好在注射機的最大注射量的80沖內(nèi)。XS-ZY125注射機潤許的最大注射量為125cm。利用系數(shù)取0.80.8 x 125=100cm11.69cm3 100cm3，最大注射量符合要求。（2）注射壓力的校核安全系數(shù)取 1.3 ，注射壓力根據(jù)經(jīng)驗值取 80MPa。1.3 x 80MPa=104MPa 104MPa119MPa注射壓力的校核合格。3) 鎖模力

12、的校核安全系數(shù)取 1.2，1.2x151.81KN=182.16KN182.16KN900KN 鎖模力校核合格。第二章澆注系統(tǒng)的設(shè)計2.1主流道設(shè)計2.1.1主流道尺寸根據(jù)所選注射機，則主流道小端尺寸為：d =注射機噴嘴尺寸 +（ 0.51） mm= 4+1 = 5mm主流道球面半徑為：SR =噴嘴球面半徑 +（12） mm= 12+ 1 = 13mm2.1.2主流道襯套形式本設(shè)計雖然是小型模具，但為了便于加工和縮短主流道長度， 澆口套和定位 圈還是設(shè)計成分體式，主流道設(shè)計成圓錐形，錐角取 5,內(nèi)壁粗糙度Ra取0.4 , 澆口套如圖2-1所示，材料采用T10A鋼，熱處理淬火回火后表面硬度為 5

13、0HR 55HRC。圖2-1澆口套2.2 分流道設(shè)計2.2.1分流道的布置形式分流道應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快的經(jīng) 分流道均勻的分配到各個型腔。本模具采用一模兩腔的平衡式結(jié)構(gòu)形式（如圖 2-2所示）。圖2-2分流道的布置形式2.2.2分流道長度分流道只有一級，考慮到澆口的位置，取總長為27mm2.2.3分流道的形狀、截面尺寸為了便于機械加工及凝料脫模，分流道的截面形狀采用加工性能較好的梯形流道。改良型梯形截面分流道的直徑可根據(jù)塑料的流動性等因素確定，根據(jù)經(jīng)驗，分流道的直徑一般取212mm比主流道的大端小12mm本模具分流道大端直 徑取4mm小端和澆口尺寸相一致。2

14、.2.4分流道表面粗糙度分流道的表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.8um1.6um即可，在此取 1.6um。2.3 澆口設(shè)計塑件結(jié)構(gòu)較簡單，表面質(zhì)量無特殊要求，故選擇采用側(cè)澆口。側(cè)澆口一般開 設(shè)在模具的分型面上，從制品側(cè)邊緣進料。它能方便的調(diào)整澆口尺寸，控制剪切 速率和澆口封閉時間，是被廣泛采用的一種澆口形式。本模具側(cè)澆口的截面形狀采用矩形，尺寸為2mm 3mm 0.8mm2.4 冷料穴和拉料桿設(shè)計本模具只有一級分流道，流程較短，故只在主流道末端設(shè)置冷料穴。 冷料穴 設(shè)置在主流道正面的動模板上，直徑取 8mm長度取10mm拉料桿采用鉤形拉料桿，直徑取 8mm拉料桿固定在推桿固定板上，開模時

15、 隨著動定模分開，將主流道凝料從主流道襯套中拉出。 在制品被推出的同時，冷 料穴也被推出。第三章冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計3.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度在 200左右，而塑件固化后從模具型腔中取出 時其溫度在60以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效地冷卻， 使熔融塑料的熱量盡快的傳給模具，以使可靠冷卻定型并可迅速脫模。對于流動 性好的塑料，因為成型工藝要求模溫都不太高，所以常用常溫水對模具進行冷卻。由于冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、孔徑、表面形狀，水的流速、模具材料等 很多因素都會影響模具的熱淋想冷卻水道傳遞， 精確計算比較困難，實際生產(chǎn)中， 通常都是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定冷卻水路

16、，通過調(diào)節(jié)水溫、水速來滿足要求。本塑件除口部外壁厚均為1.5mm,口部壁厚約為0.75mm制品總體尺寸較小， 在動、定模板上及型芯、腔鑲件上設(shè)置冷卻系統(tǒng)。考慮到冷卻水道的密封性及可 加工性，故冷卻水道應(yīng)從動、定模板上進入型芯、腔鑲件上，沿鑲件四周開設(shè)冷 卻水道，水管直徑取8mm如圖3-1所示：圖3-1型芯、腔鑲件上冷卻水路3.2排氣系統(tǒng)設(shè)計由于制品尺寸相對較小，排氣量很小，利用分型面及型芯間的配合間隙排氣 即可，因此不需要單獨開設(shè)排氣槽或增設(shè)引起裝置.第四章成型零件設(shè)計4.1成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計由前文可知，本模具采用一模兩腔、側(cè)澆口的成型方案。型腔和型芯均采用 鑲嵌結(jié)構(gòu)。（1） 型腔 塑件表面光滑

17、，無其它特殊結(jié)構(gòu)，塑件外形尺寸為 60m材30mM 12mm考慮到一模兩腔及澆注系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)零件的設(shè)置 ,型腔鑲件尺寸取120mrK 100mm深度根據(jù)模架進行選擇。（2）型芯 與型腔相一致，型芯的尺寸也取 120mrK 100mm4.2成型零件尺寸計算該塑件的材料是一種收縮范圍較大的塑料，因此成型零件的尺寸應(yīng)按平均發(fā) 計算。查表得聚甲醛（POM的收縮率為1.5-3.0%，故其平均收縮率為Sp=1/2 （1.5%+3.0% =2.25%根據(jù)塑件尺寸公差的要求，模具的制造公差取Sz= A /3;肥皂盒上蓋的型腔的徑向尺寸（以尺寸 30mm為例進行計算）為+ s z+0.160L=(1+Scp)Ls

18、-3/4 Aq=(1+0.0225)x30-3/4x0.48=30.32+0.160表4-1成型零件的尺寸計算尺寸部位塑件尺寸計算公式及過程計算結(jié)果600-0.64Lm=(1+S cp)Ls-3/4 A o+sz =(1+0.0225)x60-3/. _ _ . _ + 0.214x0.64 o60.87 o+o.21型腔尺寸30 -0.48+ A zLm=(1+S cp)Ls-3/4 A occ ce+0.1630.32 o=(1+o.o225)x3o-3/上蓋,a r + o.214xo.48 o120.36+ a zH=(1+S cp)Hs-2/3 A o/ac+0.1212.03 o型

19、腔高度尺寸=(1+o.o225)x12-2/3xo.QO1+.1236 o+0.6458.5 ol m=(1+S cp)l s+3/4 A - A z060.29 -0.32=(1+0.0225)x58.5+3/4x0.64 o-o.1257o+o.64l m=(1+S cp)l s+3/4 A 0-Az58.76 -0.32=(1+0.0225)x57+3/4x0.64-0.12型芯尺寸28.5 o+o.48l m=(1+S cp)l s+3/4 A - A z29.5 -0.16=(1+0.0225)x28.5+03/4x0.48-0.16上27o+o.48l m=(1+S cp)l s+

20、3/4 A - A z27.97 o-o.16蓋=(1+0.0225)x27+3/4x0.48-0.16“ -+o.36io.5 ohm=(1+S cp)hs+2/3 A - Az11.06 o-o.12=(1+0.0225)x10.5+2/3x型芯咼度尺寸0.36 o-o.12+o.241.5 o 0hm=(1+S cp)h s+2/3 A - A z01.69 -008=(1+0.0225)x1.5+2/3x0.24 -0.08卜蓋型腔6o -o.64+ A zLm=(1+S cp)Ls-3/4 A occ cr +0.2160.87 o尺寸=(1+0.0225)x60-3/,a c+ 0

21、.214x0.64 o58 5 -o.64+ A zLm=(1+S cp)Ls-3/4 A of C 4+0.2159.34 o=(1+0.0225)x58.5-+ 0 213/4x0.64 0 .300-0.48Lm=(1+Scp)Ls-3/4 A 0+8z=(1+0.0225)x30-3/._ _ + 0.164x0.48 030.32 0+0.1628.5 0.48Lm=(1+S cp)Ls-3/4 A 0+8z=(1+0.0225)x28.5-3/4x0.48 0+ 0.1628.78 0+0.16型腔高度尺寸1.5 -0.24+ A zH=(1+S cp)Hs-2/3 A 0 =(1

22、+0.0225)x1.5-2/3x0, +0.08.24 01.37 0+0.08012 -0.36+ A zHn=(1+S cp)Hs-2/3 A 0 =(1+0.0225)x12-2/3x0.+0.1236 0+0.1212.03 0型芯尺寸570+0.64l m=(1+S cp)l s+3/4 A - A z=(1+0.0225)x57+3/4x0.64-0.1258.76 -0.32270+0.48l m=(1+S cp)l s+3/4 A - a z=(1+0.0225)x27+3/4x0.48-0.1627.97 0-0.16/ c +0.48160lm=(1+Scp)l s+3/

23、4 A -az=(1+0.0225)x16+3/4x0.48-0.1316.72 0-0.16/+0.36120l m=(1+S cp)| s+3/4 A - az=(1+0.0225)x12+3/4x0.36 0-0.1212.54 -0.12型芯咼度尺寸+0.3610.5 0hm=(1+S cp)hs+2/3 A 0-az=(1+0.0225)x10.5+2/3x0.36 0-0.1211.060-0.12.+0.364ohm=(1+S cp)h s+2/3 - 8 z=(1+0.0225)x4+2/3x0.36 0-0.124.33 -0.1212 0.22G=G+GSp%8 z/212

24、.27 0.07型芯中心距尺寸=12+12x0.0225 0.076 0.18G=G+GSp%8 z/2=6+6x0.0225 0.036.14 0.034.3成型零件鋼材的選用該塑件是大批量生產(chǎn)，成型零件所選用的鋼材耐磨性及抗疲勞性能應(yīng)該良 好，機械加工性能和拋光性能也應(yīng)良好。因此決定采用硬度比較好的模具鋼 Cr12MoV淬火后表面硬度為 50 55HRC第五章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用5.1 模架的選擇根據(jù)型腔的布局可看出采用一模兩腔兩個鑲件，鑲件的尺寸為120mm 100mm又查表可得此種矩形型腔側(cè)壁厚度 10-11mm再考慮到導(dǎo)柱、導(dǎo)套及連接螺釘布 置應(yīng)占得位置和采用的推出機構(gòu)等各方面

25、的問題，確定選用版面為250mmm250mm結(jié)構(gòu)為A的模架，定模座板厚度取 25mm動模座板厚度均取35mm下 面確定各模板的尺寸：1. A 板尺寸A板是型腔固定板，塑件高度12,在模板上還要開設(shè)冷卻水道，冷卻水道離 型腔應(yīng)有一定的距離，因此 A板厚度取50mm2. B 板尺寸B板是凸模（型芯）固定板，在模板上需開設(shè)冷卻水道，所以B板取40mm3. C 板塊尺寸墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+ （510） = 12+ 10+16 + （510） =4348mm查設(shè)計手冊，墊塊厚度 C取63。從選定模架可知，模架外形尺寸為：長m寬m高 =250mm 250mrm 203mm5.2 校核注射機模具平面尺寸 250mrm 250mm290nrn260mm（拉桿間距），合格；模具高度 203mm,200mm 203mm 300m合格;模具開模所需行程 = 10.5 （型芯高度） + 12（塑件高度） +85（凝料高度）+ （510） = （112.5117.5） 300m（注射機開模行程），合格；其他各參數(shù)在前面校核均合格，所以本模具所選注射機完全滿足使用要求。結(jié)論本文的目的是綜合運用所學(xué)的知識來完成