一模两腔侧浇口肥皂盒的设计说明.docx
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一模两腔侧浇口肥皂盒的设计说明
课程设计（论文）说明书
论文题目一模两腔侧浇口顶杆顶出肥皂盒底模具设计
学号
学生
专业班级
指导教师
摘要
本设计的对象是肥皂盒上盖的注塑模具设计，首先根据肥皂盒的注塑成型工艺特性，设计了一模两腔的工艺方案，浇注系统采用侧浇口，这样保证了塑件的表面质量与美观效果。
分型面选择在肥皂盒底部平面，这样方便脱模，也不会影响塑件外观，并使其产生的飞边易于清理和修整，同时便于塑件脱模并简化模具结构，塑件被顶出后自动落料，不需要人工操作取塑件。
整个注塑模具的结构设计时，采用镶拼式的成型零件降低了加工难度及成本，缩短了模具制造周期。
对于过程中的问题进行了分析，并对于具体部分进行了详细的计算和校核。
关键词：
肥皂盒下盖；模具设计；注塑成形；浇注系统
abstract
Theobject ofthisdesignisthe designofinjectionmoldfor soapbox cover, firstofall, accordingtothecharacteristicsof injectionmoldingprocessof thesoapbox, designed twoprocessingschemes withamoldcavity, pouringsystem bysidegate, thiscanensure thesurfacequalityofplasticparts withbeautifuleffect.Thepartingsurface selectioninthe soapbox bottomplane, soconvenientdemoulding, itwillnotaffectthe appearance ofplasticparts, flyingedge easycleaning anddressing andmakeit produces, also isconvenientfor demouldingplasticparts and simplifythemouldstructure, plasticpiecesare pushedout aftertheautomatic blanking, plasticparts donotrequiremanualoperation. Thestructuredesign ofinjectionmold, moldingparts by inlaying reducestheprocessingdifficulty andcost, shortenthe periodofmouldmanufacturing. Fortheproblemsintheprocess wereanalyzed, and the specificpartsof adetailedcalculationandchecking.
Keywords:
soap boxlowercover; diedesign; injectionmolding; pouringsystem
第一章绪论
（一）注塑模具的应用现状
注塑成型工艺是塑料制品加工中非常重要技术类型，大多数行业的塑料件加工均需要注塑成型工艺来完成。
塑成型是塑料制品成型的一种重要方法。
几乎所有的热塑性塑料、多种热固性塑料和橡胶都可用此法成型。
注塑制品包括小到几克甚至几毫克的各种仪表小齿轮、微电子元件、医疗微器械等，大到几千克的电视机、洗衣机外壳、汽车用塑料件，甚至几万克的制品。
由于模具是典型的技术密集型产品，为了表达清楚设计意图，设计人员必须花费大量的时间来绘制模架、顶杆、滑块等结构相对固定的零部件。
目前，CAD/CAE的发展，为广大模具设计人员提供了方便。
特别是近几年来，模具CAD/CAE技术发展很快，应用围日益扩大，并取得了可观的经济效益。
目前， 我国模具工业的当务之急是加快技术进步， 调整产品结构， 增加高档模具的比重， 通过求品质来求效益， 提高模具的国产化程度， 减少对进口模具的依赖。
发扬创新精神，依靠自己的科学技术去进一步研究模具产业。
（二）本课题研究的主要容与意义
本设计的对象是肥皂盒上盖注塑模具的设计与工艺分析。
首先根据肥皂盒上盖的工艺特性，设计了一模两腔的工艺方案，浇注系统采用侧浇口，这样保证了塑件的表面质量与美观效果。
分型面选择在肥皂盒上盖的底部平面，这样方便脱模，也不会影响塑件外观，并使其产生的飞边易于清理和修整，同时便于塑件脱模并简化模具结构，塑件被顶出后自动落料，不需要人工操作取塑件。
整个注塑模具的结构设计时，采用镶拼式的成型零件降低了加工难度及成本，缩短了模具制造周期。
对于过程中的问题就行分析，并对于具体部分进行了详细的计算和校核。
主要设计容：
1）注塑模具的应用与发展现状的介绍及其发展趋势；
2）肥皂盒上盖注塑工艺分析，材料选择；
3）注塑模具的设计，具体包括分型面选择，型腔数目确定，浇注系统设计，冷却系统设计等；
4）肥皂盒上盖的注塑工艺要求及注塑机的选择，锁模力校核等；
5）对本次设计的成果与设计心得进行总结。
第二章塑件成型工艺设计
（一）塑件工艺结构分析
该塑件结构简单，无特殊的结构要求和精度要求。
所以在注射成型生产时，只要工艺参数控制得当，是比较容易成型的。
本次设计肥皂底盒所选择的原材料是聚丙烯（PP），查资料可知在没有特殊要求的时候精度按MT6查取公差。
如下图2.1为肥皂底盒三视图：
图2.1肥皂底盒三视图
（二）聚丙烯（PP）成型性能
首先其原料易得，产量大。
其次聚丙烯吸水性小，熔融状态下的流动性和耐热性能比聚乙烯好。
聚丙烯的力学性能优异，其弯曲强度和拉伸强度接近于聚苯乙烯。
（三）聚丙烯（PP）注射成型工艺参数
表2.1PP加工条件
参数
取值围
选取值
密度（g/
）
0.90～0.91
0.91
收缩率（%）
1.0～2.5
1.75
注射机类型
螺杆式
螺杆转（r/min）
30～60
50
喷嘴
形式
直通式
温度/℃
170～190
180
料筒温度/℃
前段
180～200
180
中段
200～220
210
后段
160～170
165
模具温度/℃
40～80
50
注射压力/MPa
70～120
80
保压压力/MPa
50～60
55
注射时间/s
0～5
5
保压时间/s
20～60
25
冷却时间/s
15～50
30
成型周期/s
40～120
60
（四）塑件参数
表2.2塑件参数
材料密度（g/
）
壁厚（mm）
体积（
）
质量（g）
0.91
2.0
28
25.5
（五）注射机选型
一次注射所需注射量为
。
，根据注射量选择注射机要求：
20%注射机最大注射量≦所需注射量≦80%注射机最大注射量
注射压力能满足聚丙烯注射要求。
综合考虑选择XS-ZY-125型注射机，其相关参数见下表2.3：
表2.3XS-ZY-125主要参数
额定注射量/cm
125
注射压力/MPa
120
注射行程/mm
115
锁模力/kN
900
最大开合模行程/mm
300
模具最大厚度/mm
300
模具最小厚度/mm
200
喷嘴圆弧半径/mm
12
喷嘴孔半径/mm
4
拉杆空间/mm
mm
动定模板国定尺寸/mm
mm
428
458
第三章分型面和浇注系统设计
（一）分型面的确定
从模具结构及成型工艺角度出发，依据自身特点，并结合分型面的设计原则，由分析得，该产品的分型面为产品的最大轮廓处，即产品的中间最大外轮廓处。
由于选择侧浇口，则选用单分型面，如图3.1：
图3.1分型面
（二）浇注系统的设计
1主流道设计
主流道的形状和尺寸影响熔体的流动速度及填充时间，在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为2°～6°。
本次课程设计中模具锥角取4°。
1）主流道小端直径d=4.5mm
2）主流道的球半径SR=13mm
3球面配合高度为3～5取3（mm）。
4）主流道长度L，L=60mm
5）主流道锥角一般应在2°～6°，取α=4°
6）主流道大端直径D=d+2Ltg（α/２）≈8.49mm
根据以上数据和注射机的有关参数，设计出主流道如下图3.2所示：
图3.2主流道
2浇口套设计
由于主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计在浇口套。
浇口套按照外观的不同分为：
A型、B型、C型、D型、E型等，常用的是A、B、C三种型号。
这里使用A型，由于采用的是有托浇口套，故用定位圈配合固定在定模座板上，采用H7/m6过渡配合。
图3.3浇口套
3定位圈的设计
定位圈是标准件，外径100mm,径36mm,选用B型，由螺钉将其紧固模具面板上，浇口套与定位圈之间采用H9/h9间隙配合。
设计结果如图3.4：
图3.4定位环
4冷料穴与拉料杆设计
由于本模具设计的是采用顶杆顶出，所以反锥度冷料穴很适合，锥度为3°～5°，这里取3°。
如下图3.5：
图3.5冷料穴和拉料杆
5分流道设计
由于该模具为一模两腔的结构，必须设计分流道。
常用分流道的截面面形状有圆形、梯形、U字形和六角形等。
要减少流道的压力损失，则希望流道的截面积大，流道的表面积小，以减少传热损失。
这里采用半圆形分流道两侧总长为，如下图3.6和3.7：
图3.6分流道
图3.7分流道截面图
6浇口设计
浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道，它是浇注系统的关键部分。
浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大，浇口的主要作用为：
1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；
2）易于切除浇口凝料；
3）对于多型腔的模具，用以平衡进料；
浇口结构尺寸可由经验公式可知，浇口深度h=0.5～2.0mm，取h=1.5mm；长度L=2～5mm，取L=2mm；宽度b=4mm。
设计结果如下图3.8：
图3.8浇口
第四章成型零件的设计计算
（一）型腔与型芯的结构
肥皂底盒尺寸较小，且形状较简单，型腔加工容易实现，可采用整体式结构。
整体式型腔是直接加工在型腔板上的，有较高的强度和刚度，使用中不宜发生变形等优点。
而型芯为整体镶嵌式，整体镶嵌式型芯可以节省贵重模具钢，便于机加工和热处理，修理更换方便，同时也有利于型芯冷却和排气的实施。
如图4.1：
图4.1型腔与型芯
（二）型腔与型芯的尺寸计算
由于原料是聚丙烯（PP），其收缩率为1%—2.5%之间。
型腔与型芯的尺寸按照平均值法计算故可以得到平均收缩率为：
1.75%。
计算结果如表3.1：
表3.1型腔与型芯尺寸计算
类型
模塑件尺寸公差（MT6）
塑件尺寸
计算公式
工作尺寸
型腔径向尺寸
△=0.74
△=0.64
型芯径向尺寸
△=0.74
△=0.64
高度和深度尺寸
△=0.35
△=0.31
第五章结构零件的设计
（一）顶出机构的设计
本设计要求为顶杆顶出，根据塑件模具中的分布，设计了2根顶杆。
顶杆设计要求：
1.通常推杆装入模具后，其端面应与型腔底面平齐，或高出型腔底面0.05～0.10mm；
2.推杆与推杆固定板，通常采用单边0.5mm的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因由于各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象；
3.推杆的材料常用T8、T10碳素工具钢，热处理要求硬度HRC
50，工作端配合部分的表面粗糙度为Ra
0.8
。
顶杆长度根据具体的标准模架选定后确定，设计结果如图5.1：
图5.1顶杆
（二）合模导向机构设计
在模具进行装配或者成型时，合模导向机构主要用来保证动模和定模两大部分或模其他零件制件准确对合，以确保塑料制件的形状和尺寸精度，并避免损坏型腔和型芯。
导向机构能够承载一定的侧向力保证模具的正常工作。
合模导向机构主要有导柱导向和锥面导向两种。
本次模具设计的导向机构为直导套导向。
设计结果如图5.2
图5.2导向机构
（三）加热冷却机构设计
本次模具设计所选用的原料聚丙烯的注射成型所需模温为50℃，所以不需要加热系统，只需要设计冷却系统即在型腔周围布置直径为
的冷却水道，如图5.3：
图5.3冷却水道
（四）排气机构设计
为了使塑料熔体顺利充填模具型腔，必须将浇注系统和型腔的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利的排到模外。
如果型腔因各种原因所产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、凹陷、熔接不牢、表面轮廓不清晰等缺陷，另外，气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因此模具设计要考虑型腔排气问题。
本次设计的模具，由于型腔尺寸较小，可以利用推杆、活动型芯以及活动镶件的部位与模板的配合间隙进行排气，排气间隙取0.03mm。
（五）标准模架的选择
根据模具结构形式、型腔数目、塑件尺寸、冷却水道的分布等因素，查有关资料，选择的标准模架型:
模架为AI-3335-A40-B35-C90，宽度为350。
如图5.4：
图5.4标准模架
每块板材均需要很高的强度，因此均选用A3钢。
第六章注塑机相关参数的校核
（一）最大注射量的校核
注射量的校核公式是：
式中，W公——注射机的公称注射量，cm³；
W注——每模的塑料体积量，是所有型腔的塑料加上浇注系统塑料的总和，cm³。
塑件及浇注系统的总体积为66cm³，小于注塑机的理论注射量125cm³，故满足要求。
（二）注射压力的校核
塑料成型所需要的注射压力是由塑料品种、注射机类型，喷嘴形式、塑件形状以及浇注系统的压力损失等因素决定的。
对于粘度较大的塑料以及形状细薄、流程长的塑件，注射压力应取大些。
注射压力的校核是核定注射机的额定注射压力是否大于成型时所需要的注射压力。
注射压力的校核公式为：
Pmax≧K’P0
式中Pmax——注射机的额定注射压力，Mpa；
P0——注射成型时的所需用的注射压力，Mpa；K’——安全系数。
K’P0=1.3×80=104（Mpa）≤Pmax=120（Mpa），满足要求。
（三）锁模力的校核
注塑时塑料熔体进入型腔仍然存在较大的压力，它会使模具从分型面涨开。
为了平衡塑料熔体的压力，锁紧模具保证塑件的质量，注射机必须提供足够的锁模力。
锁模力的校核公式为F≥AP
式中，F——注射机的额定锁模力，N；
A——制件和流道在分型面上的投影面积之和，mm²；
P——成型压力，MPa；
将数据带入公式得：
，满足要求。
（四）模具开模行程的校核
当注射机采用液压和机械联合作用的合模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程所决定，此时注射机的最大开模行程与模具厚度无关。
因此模具开模行程的校核公式为
H模=H1+H2+（5～10mm）≤H注
式中，H模——模具的开模行程，mm；
H注——注射成型机移模行程，mm；
H1——制件的推出距离，mm；
H2——包括流道凝料在的制品的高度
代入数据得：
H模=40+70+10=120mm＜H注=300mm，满足要求。
结论：
选取XS-ZY-125型螺杆式注射成型机完全符合本模具的使用要求。
（五）模具闭合高度的校核
模具闭合高度的校核公式为
Hmin＜H闭＜Hmax
由数据可求得：
模具的闭合高度H闭=270mm，而注射成型机的最大模具厚度Hmax=300mm，最小模具厚度Hmin=200mm，满足Hmin＜H闭＜Hmax的安装要求。
心得体会
在本次的设计中我对产品进行了认真仔细严谨的分析和参考、查阅各种有关模具方面的资料，在设计中有过很多困难，但最后通过自己的努力和同学的帮助，然后，通过计算得出了产品的分型面所在位置及浇口的所在。
其分型面定在了其最大轮廓的中间，选用点浇口的形式进行浇注。
在设计其型腔布置时我并没有将其布置成四个均等的分布，因为四个均等的分布，这样的话我选用的模仁的面积会增大，我们的设计是排布主流道及分流道的所在的一边的距离比不排布流道所在的一边的距离长10mm。
这样可以节省材料而且在设计型腔排布上也是很合理的。
此次药盒的注塑模的设计，对我的影响很大，通过本次设计，我学到了很多，可以说是受益匪浅。
在设计过程中对各种问题的解决，更是让我们从当中学到了许多的新东西。
参考文献
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