肥皂盒注塑模具畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、目錄引言2第一章 總體方案確定51.1 塑件分析51.2 分型面位置的確定51.3 確定型腔數(shù)量和排列方式61.3.1 型腔數(shù)量的確定61.3.2 型腔排列形式的確定61.4 確定模具結(jié)構(gòu)形式71.5 確定成型工藝71.6 確定注射機(jī)型號(hào)81.6.1 利用UG進(jìn)行體積的計(jì)算81.6.2. 鎖模力的計(jì)算81.6.3 注射機(jī)的選擇91.6.4 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核9第二章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)102.1 主流道設(shè)計(jì)102.1.1 主流道尺寸102.1.2 主流道襯套形式102.2 分流道設(shè)計(jì)112.2.1 分流道的布置形式112.2.2 分流道長(zhǎng)度112.2.3 分流道的形狀、截面尺寸122.2.4 分

2、流道表面粗糙度122.3 澆口設(shè)計(jì)122.4 冷料穴和拉料桿設(shè)計(jì)12第三章 冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)133.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)133.2 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)14第四章 成型零件設(shè)計(jì)144.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)144.2 成型零件尺寸計(jì)算154.3 成型零件鋼材的選用18第五章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用185.1 模架的選擇18 5.2 校核注射機(jī)19結(jié)論19致謝20參考文獻(xiàn)20引言近年來(lái)工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢(shì)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(guò)程中的生產(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

3、代，同時(shí)也決定著企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的反應(yīng)能力和速度。注塑模具與其它機(jī)械行業(yè)想比，有以下三個(gè)特點(diǎn)：第一，模具不能像其它機(jī)械那樣可作為基本定型的商品隨時(shí)都可以在機(jī)電市場(chǎng)上買(mǎi)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(zhǎng)，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?yàn)樽⑺苣＞呤菫楫a(chǎn)品中的塑料制品而訂制的，作為產(chǎn)品，除質(zhì)量、價(jià)格等因素之外，很重要的一點(diǎn)就是需要盡快地投放市場(chǎng)，所以對(duì)于為塑料制品而特殊定訂制的模具來(lái)說(shuō)，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，其加工過(guò)程集中了機(jī)械制造中先進(jìn)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

4、，特別是對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)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(duì)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(qiáng)等特點(diǎn)，目前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，這些問(wèn)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(kāi)發(fā)，注塑工藝越來(lái)越多地被各個(gè)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(jì)地生產(chǎn)出注塑制品，必須綜合考慮成型樹(shù)脂、注塑模具及注塑機(jī)的問(wèn)題，注塑模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響成型制品的生產(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

5、、成型效率也受模具左右，所以如何高質(zhì)量、簡(jiǎn)明、快捷、規(guī)范化地設(shè)計(jì)注塑模具，成為發(fā)揮注塑成型工藝的優(yōu)越性，擴(kuò)大注塑制品的首要問(wèn)題。我國(guó)模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，近幾年來(lái)，我國(guó)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(zhǎng)壽命模具又上了新臺(tái)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/CAE技術(shù)相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用，并開(kāi)發(fā)出了自主版權(quán)的模具CAD/CAE軟件。塑料模是應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)模具。近年來(lái)，我國(guó)塑料模有長(zhǎng)足的進(jìn)步。在制造技術(shù)方面，首先是采用CAD/CAM技術(shù)，用計(jì)算機(jī)造型、編程并由數(shù)控機(jī)床加工已是主要手段，CAE軟件也得到應(yīng)用

6、。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(gè)肥皂盒的上、下蓋，如圖1-1所示 ，該塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，上、下蓋外輪闊均為長(zhǎng)方形（長(zhǎng)60mm、寬30mm、高12mm），兩端為半圓形（半徑為15mm），口部均有相配合的臺(tái)階，且下蓋有三個(gè)長(zhǎng)方形（長(zhǎng)16mm、寬4mm、）兩端為半圓形（半徑4mm）。尺寸精度為MT6級(jí)，尺寸精度不高，無(wú)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。

7、圖1-2分型面位置1.3 確定型腔數(shù)量和排列方式 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。 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)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(dòng)定模均開(kāi)設(shè)冷卻水道?？傮w模具結(jié)構(gòu)如圖所示。圖1-

8、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(diǎn)、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(jìn)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(jiàn)表1-1：表1-1 聚甲醛（POM）注射成型的工藝參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目聚丙烯（PP）1噴嘴溫度/1701802料筒溫度/1701903模具溫度/901204注射壓力MPa801305保壓力MPa30-506注射時(shí)間S257保壓時(shí)間S20808冷卻時(shí)間S20609成型周期S501501.6 確定注射機(jī)型號(hào) 利用UG進(jìn)行體積的計(jì)算經(jīng)過(guò)三維軟

9、件UG建模分析，可知肥皂盒下蓋體積V13.366cm3，肥皂盒上蓋體積V23.639cm3。V=V1+V2=7cm3。按經(jīng)驗(yàn)公式算得：V總=1.67cm3×7=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×11.69cm3=16.48g。1.6.2. 鎖模力的計(jì)算 通過(guò)計(jì)算，可知肥皂盒上蓋在分型面上的投影面積約為：S1=1606.5mm2,肥皂盒下蓋在分型面上的投影面積約為：S2=1606.5mm2 S=S1+S2=3213mm2。按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得：1.35×3213=4337.55mm2。又聚甲醛（POM）成型時(shí)型腔的

10、平均壓力為35MPa（經(jīng)驗(yàn)值）。故所需鎖模力為：Fm=4337.55mm2×35MPa=151.8KN。 注射機(jī)的選擇 根據(jù)以上計(jì)算決定選用XS-Z-125注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表：理論注射容量/cm3 125鎖模力/KN 900螺桿直徑/mm 42拉桿內(nèi)間距/mm 290×260注射壓力/MPa 119移模行程/mm 300注射時(shí)間/s 1.6最大模厚/mm 300注射方式 螺桿式最小模厚/mm 200噴嘴球半徑/mm 12定位圈尺寸/mm 100鎖模方式 液壓機(jī)械噴嘴孔直徑/mm 4表1-4 XS-ZY-125注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核（1） 最大注射

11、量的校核為了保證正常的注射成型，注射機(jī)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(jī)的實(shí)際注射量最好在注射機(jī)的最大注射量的80%以內(nèi)。XSZY125注射機(jī)潤(rùn)許的最大注射量為125cm3。利用系數(shù)取0.8 0.8×125=100cm3 11.69cm3< 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(yàn)值取80MPa。1.3×80MPa=104MPa 104MPa<119MPa 注射壓力的校核合格。（3） 鎖模力的校核 安全系數(shù)取1.2，1.2×151.81KN=182.16KN 182.16

12、KN<900KN 鎖模力校核合格。第二章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 主流道設(shè)計(jì)2.1.1 主流道尺寸 根據(jù)所選注射機(jī)，則主流道小端尺寸為:d = 注射機(jī)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(jì)雖然是小型模具，但為了便于加工和縮短主流道長(zhǎng)度，澆口套和定位圈還是設(shè)計(jì)成分體式，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，錐角取5o,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50HRC55HRC 。 圖2-1 澆口套2.2 分流道設(shè)計(jì) 分流道的

13、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(gè)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 分流道長(zhǎng)度 分流道只有一級(jí)，考慮到澆口的位置，取總長(zhǎng)為27mm。 分流道的形狀、截面尺寸為了便于機(jī)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(dòng)性等因素確定，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，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。 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0.8um 1.6um

14、 即可，在此取1.6um。2.3 澆口設(shè)計(jì)塑件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，表面質(zhì)量無(wú)特殊要求，故選擇采用側(cè)澆口。側(cè)澆口一般開(kāi)設(shè)在模具的分型面上，從制品側(cè)邊緣進(jìn)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(shí)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×0.8mm。2.4 冷料穴和拉料桿設(shè)計(jì)本模具只有一級(jí)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(dòng)模板上，直徑取8mm，長(zhǎng)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(kāi)模時(shí)隨著動(dòng)定模分開(kāi)，將主流道凝料從主流道襯套中拉出。在制品被推出的同時(shí)，

15、冷料穴也被推出。 圖2-3 Z形拉料桿的冷料穴第三章 冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度在200o左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時(shí)其溫度在60o以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對(duì)模具進(jìn)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(duì)于流動(dòng)性好的塑料，因?yàn)槌尚凸に囈竽囟疾惶撸?常用常溫水對(duì)模具進(jìn)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(huì)影響模具的熱淋想冷卻水道傳遞，精確計(jì)算比較困難，實(shí)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，通過(guò)調(diào)節(jié)水溫、水速來(lái)滿足要求。本塑件除口部外壁厚

16、均為1.5mm,口部壁厚約為0.75mm，制品總體尺寸較小，在動(dòng)、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(dòng)、定模板上進(jìn)入型芯、腔鑲件上，沿鑲件四周開(kāi)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(jì)由于制品尺寸相對(duì)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(dú)開(kāi)設(shè)排氣槽或增設(shè)引起裝置.第四章 成型零件設(shè)計(jì)4.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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，無(wú)其它特殊結(jié)構(gòu)，塑件外形尺寸為60mm×

17、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120mm×100mm,深度根據(jù)模架進(jìn)行選擇。（2）型芯 與型腔相一致，型芯的尺寸也取120mm×100mm。4.2 成型零件尺寸計(jì)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(jì)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Scp=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z=/3;肥皂盒上蓋的型腔的徑向尺寸（以尺寸30mm為例進(jìn)行計(jì)算）為L(zhǎng)m=(1+Scp)Ls-3/40+z =(1+0.0225)x

18、30-3/4x0.480+0.16 =30.320+0.16 表4-1 成型零件的尺寸計(jì)算尺寸部位塑件尺寸計(jì)算公式及過(guò)程計(jì)算結(jié)果上蓋上蓋型腔尺寸600-0.64Lm=(1+Scp)Ls-3/40+z=(1+0.0225)x60-3/4x0.640+ 0.2160.870+0.21300-0.48Lm=(1+Scp)Ls-3/40+z=(1+0.0225)x30-3/4x0.480+ 0.2130.320+0.16型腔高度尺寸120-0.36Hm=(1+Scp)Hs-2/3 0+z=(1+0.0225)x12-2/3x0.36 0+0.1212.030+0.12 型芯尺寸58.50+0.64lm

19、=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x58.5+3/4x0.64 0-0.1260.290-0.32570+0.64lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x57+3/4x0.64 0-0.1258.760-0.3228.50+0.48lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x28.5+3/4x0.48 0-0.1629.50-0.16270+0.48lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x27+3/4x0.48 0-0.1627.970-0.16型芯高度尺寸10.50+0.36hm=(1+Scp)hs+

20、2/3 0-z=(1+0.0225)x10.5+2/3x0.36 0-0.1211.060-0.121.50+0.24hm=(1+Scp)hs+2/3 0-z=(1+0.0225)x1.5+2/3x0.24 0-0.081.690-008下蓋型腔尺寸600-0.64Lm=(1+Scp)Ls-3/40+z=(1+0.0225)x60-3/4x0.640+ 0.2160.870+0.2158.50-0.64Lm=(1+Scp)Ls-3/40+z=(1+0.0225)x58.5-3/4x0.640+ 0.2159.340+0.21300-0.48Lm=(1+Scp)Ls-3/40+z=(1+0.02

21、25)x30-3/4x0.480+ 0.1630.320+0.1628.50-0.48Lm=(1+Scp)Ls-3/40+z=(1+0.0225)x28.5-3/4x0.480+ 0.1628.780+0.16型腔高度尺寸1.50-0.24Hm=(1+Scp)Hs-2/3 0+z=(1+0.0225)x1.5-2/3x0.24 0+0.081.370+0.08120-0.36Hm=(1+Scp)Hs-2/3 0+z=(1+0.0225)x12-2/3x0.36 0+0.1212.030+0.12 型芯尺寸570+0.64lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x57+3/

22、4x0.64 0-0.1258.760-0.32270+0.48lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x27+3/4x0.48 0-0.1627.970-0.16160+0.48lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x16+3/4x0.48 0-0.1316.720-0.16120+0.36lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x12+3/4x0.36 0-0.1212.540-0.12型芯高度尺寸10.50+0.36hm=(1+Scp)hs+2/3 0-z=(1+0.0225)x10.5+2/3x0.36 0-0.121

23、1.060-0.1240+0.36hm=(1+Scp)hs+2/3 0-z=(1+0.0225)x4+2/3x0.36 0-0.124.330-0.12 型芯中心距 尺寸12±0.22Cm=Cs+CsScp%±z/2=12+12x0.0225±0.0712.27±0.076±0.18Cm=Cs+CsScp%±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(jī)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

24、具鋼Cr12MoV，淬火后表面硬度為5055HRC。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(gè)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(jī)構(gòu)等各方面的問(wèn)題，確定選用版面為250mm×250mm，結(jié)構(gòu)為A1的模架，定模座板厚度取25mm，動(dòng)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(kāi)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50mm。 2.B板尺寸B板是凸模（型

25、芯）固定板，在模板上需開(kāi)設(shè)冷卻水道，所以B板取40mm。 3.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）=43 48mm，查設(shè)計(jì)手冊(cè)，墊塊厚度C取63。從選定模架可知，模架外形尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=250mm×250mm×203mm5.2校核注射機(jī)模具平面尺寸250mm×250mm<290mm×260mm（拉桿間距），合格；模具高度203mm,200mm < 203mm < 300mm合格；模具開(kāi)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）<300mm（注射機(jī)開(kāi)模行程），合格；其他各參數(shù)在前面校核均合格，所