肥皂盒注塑模具毕业设计设计说明书.docx
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肥皂盒注塑模具毕业设计设计说明书
引言2
引言
近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。
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经很广泛的采用。
它在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平的高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。
注塑模具与其它机械行业想比，有以下三个特点：
第一，模具不能像其它机械那样可作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。
模具制造不可能形成批量生产，即模具是单件生产的，其寿命越长，重复加工的可能性越小。
因此，模具的制造成本较高。
第二，因为注塑模具是为产品中的塑料制品而订制的，作为产品，除质量、价格等因素之外，很重要的一点就是需要尽快地投放市场，所以对于为塑料制品而特殊定订制的模具来说，其制造周期一定要短。
第三，模具制造是一项技术性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧，因此要求模具工人具有较高的文化技术水平，特别是对企业来说要求培养“全能工人”，使其适应多工种的要求，这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡生产是非常重要的。
综上所述，模具制造存在成本高，要求制造周期短，技术性强等特点，目前，随着科学技术的不断发展和计算机的应用，这些问题得到了很大的改善。
随着各种性能优越的工程塑料不断开发，注塑工艺越来越多地被各个制造领域用以成型各种性能要求的制品。
要高质量、经济地生产出注塑制品，必须综合考虑成型树脂、注塑模具及注塑机的问题，注塑模具的设计质量直接影响成型制品的生产效率、质量及成本。
注塑模具在注射制品成型中起着极其重要的作用，除了塑料制品的表面质量、成型精度完全由模具决定之外，塑料制品的内在质量、成型效率也受模具左右，所以如何高质量、简明、快捷、规范化地设计注塑模具，成为发挥注塑成型工艺的优越性，扩大注塑制品的首要问题。
我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。
大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。
模具质量、模具寿命明显提高；模具交货期较前缩短。
模具CAD/CAM/CAE技术相当广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具CAD/CAE软件。
塑料模是应用最广泛的一类模具。
近年来，我国塑料模有长足的进步。
在制造技术方面，首先是采用CAD/CAM技术，用计算机造型、编程并由数控机床加工已是主要手段，CAE软件也得到应用。
第一章总体方案确定
图1-1肥皂盒
1.1塑件分析
该塑件是一个肥皂盒的上、下盖，如图1-1所示，该塑件结构简单，上、下盖外轮阔均为长方形（长60mm、宽30mm、高12mm），两端为半圆形（半径为15mm），口部均有相配合的台阶，且下盖有三个长方形（长16mm、宽4mm、）两端为半圆形（半径4mm）。
尺寸精度为MT6级，尺寸精度不高，无特殊要求，壁厚为1.5mm，属于薄壁塑件，生产批量大。
塑件材料为聚甲醛（POM），成型工艺性较好，可以注射成型。
1.2分型面位置的确定
根据塑件结构形式，最大底面为底平面，故分型面应选在底面处，为了满足制品的要求决定采用侧浇口。
分型面位置如图1-2所示。
图1-2分型面位置
1.3确定型腔数量和排列方式
1.3.1型腔数量的确定
该塑件为小型制品，尺寸精度不高。
可以采用一模多腔的形式。
考虑到模具制造成本和生产效率，初定为一模两腔的模具形式。
1.3.2型腔排列形式的确定
该塑件为规则图形型腔采用如图1-3所示两行两列的矩形排列式。
图1-3模具型腔排列方式
1.4确定模具结构形式
该塑件为小型制品，尺寸精度不高。
采用UG分析后，下盖的体积为3.366cm3，上盖的体积为3.639cm3。
本模具的结构形式为单分型面的两板模。
采用一模两腔，顶杆推出，流道采用平衡式，浇口采用侧浇口。
为了缩短成型周期，提高生产率，保证塑件质量，动定模均开设冷却水道。
总体模具结构如图所示。
图1-4模具结构
1.5确定成型工艺
本塑件的材料为聚甲醛（POM），是一种高熔点、高结晶性的热塑性塑料。
聚甲醛的吸水性比较差，成型前不必进行干燥，制品尺寸稳定性好，可以制造较精密的零件。
聚甲醛可以采用一般热塑性塑料的成型方法生产制品，可以采用注射成型。
聚甲醛（POM）特征见表1-1：
表1-1聚甲醛（POM）注射成型的工艺参数
序号
项目
聚丙烯（PP）
1
喷嘴温度/℃
170—180
2
料筒温度/℃
170—190
3
模具温度/℃
90—120
4
注射压力MPa
80—130
5
保压力MPa
30--50
6
注射时间S
2—5
7
保压时间S
20—80
8
冷却时间S
20—60
9
成型周期S
50—150
1.6确定注射机型号
1.6.1利用UG进行体积的计算
经过三维软件UG建模分析，可知肥皂盒下盖体积V1≈3.366cm3，肥皂盒上盖体积V2≈3.639cm3。
V=V1+V2=7cm3。
按经验公式算得：
V总=1.67cm3×7=11.69cm3。
查得聚甲醛的密度为1.41g/cm3。
故所需塑料质量为1.41g/cm×11.69cm3=16.48g。
锁模力的计算
通过计算，可知肥皂盒上盖在分型面上的投影面积约为：
S1=1606.5mm2,肥皂盒下盖在分型面上的投影面积约为：
S2=1606.5mm2S=S1+S2=3213mm2。
按经验公式计算得：
1.35×3213=4337.55mm2。
又聚甲醛（POM）成型时型腔的平均压力为35MPa（经验值）。
故所需锁模力为：
Fm=4337.55mm2×35MPa=151.8KN。
1.6.3注射机的选择
根据以上计算决定选用XS-Z-125注射机，其主要技术参数见下表：
理论注射容量/cm3
125
锁模力/KN
900
螺杆直径/mm
42
拉杆内间距/mm
290×260
注射压力/MPa
119
移模行程/mm
300
注射时间/s
1.6
最大模厚/mm
300
注射方式
螺杆式
最小模厚/mm
200
喷嘴球半径/mm
12
定位圈尺寸/mm
100
锁模方式
液压—机械
喷嘴孔直径/mm
4
表1-4XS-ZY-125注射机主要技术参数
1.6.4注射机有关参数的校核
（1）最大注射量的校核
为了保证正常的注射成型，注射机的最大注射量因稍大于制品的质量或体积（包括流道凝料）。
通常注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射量的80%以内。
XS—ZY—125注射机润许的最大注射量为125cm3。
利用系数取0.8
0.8×125=100cm311.69cm3<100cm3，最大注射量符合要求。
（2）注射压力的校核
安全系数取1.3，注射压力根据经验值取80MPa。
1.3×80MPa=104MPa104MPa<119MPa
注射压力的校核合格。
（3）锁模力的校核
安全系数取1.2，1.2×151.81KN=182.16KN
182.16KN<900KN锁模力校核合格。
第二章浇注系统的设计
2.1主流道设计
2.1.1主流道尺寸
根据所选注射机，则主流道小端尺寸为:
d=注射机喷嘴尺寸+（0.5～1）mm=4+1=5mm
主流道球面半径为:
SR=喷嘴球面半径+（1～2）mm=12+1=13mm
2.1.2主流道衬套形式
本设计虽然是小型模具，但为了便于加工和缩短主流道长度，浇口套和定位圈还是设计成分体式，主流道设计成圆锥形，锥角取5o,内壁粗糙度Ra取0.4，浇口套如图2-1所示，材料采用T10A钢，热处理淬火回火后表面硬度为50HRC～55HRC。
图2-1浇口套
2.2分流道设计
2.2.1分流道的布置形式
分流道应满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快的经分流道均匀的分配到各个型腔。
本模具采用一模两腔的平衡式结构形式（如图2-2所示）。
图2-2分流道的布置形式
2.2.2分流道长度
分流道只有一级，考虑到浇口的位置，取总长为27mm。
2.2.3分流道的形状、截面尺寸
为了便于机械加工及凝料脱模，分流道的截面形状采用加工性能较好的梯形流道。
改良型梯形截面分流道的直径可根据塑料的流动性等因素确定，根据经验，分流道的直径一般取2～12mm，比主流道的大端小1～2mm。
本模具分流道大端直径取4mm,小端和浇口尺寸相一致。
2.2.4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0.8um～1.6um即可，在此取1.6um。
2.3浇口设计
塑件结构较简单，表面质量无特殊要求，故选择采用侧浇口。
侧浇口一般开设在模具的分型面上，从制品侧边缘进料。
它能方便的调整浇口尺寸，控制剪切速率和浇口封闭时间，是被广泛采用的一种浇口形式。
本模具侧浇口的截面形状采用矩形，尺寸为2mm×3mm×0.8mm。
2.4冷料穴和拉料杆设计
本模具只有一级分流道，流程较短，故只在主流道末端设置冷料穴。
冷料穴设置在主流道正面的动模板上，直径取8mm，长度取10mm。
拉料杆采用钩形拉料杆，直径取8mm。
拉料杆固定在推杆固定板上，开模时随着动定模分开，将主流道凝料从主流道衬套中拉出。
在制品被推出的同时，冷料穴也被推出。
图2-3Z形拉料杆的冷料穴
第三章冷却及排气系统设计
3.1冷却系统设计
一般注射到模具内的塑料温度在200o左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60o以下。
热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效地冷却，使熔融塑料的热量尽快的传给模具，以使可靠冷却定型并可迅速脱模。
对于流动性好的塑料，因为成型工艺要求模温都不太高，所以常用常温水对模具进行冷却。
由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面形状，水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的热淋想冷却水道传递，精确计算比较困难，实际生产中，通常都是根据模具的结构确定冷却水路，通过调节水温、水速来满足要求。
本塑件除口部外壁厚均为1.5mm,口部壁厚约为0.75mm，制品总体尺寸较小，在动、定模板上及型芯、腔镶件上设置冷却系统。
考虑到冷却水道的密封性及可加工性，故冷却水道应从动、定模板上进入型芯、腔镶件上，沿镶件四周开设冷却水道，水管直径取8mm。
如图3-1所示:
图3-1型芯、腔镶件上冷却水路
3.2排气系统设计
由于制品尺寸相对较小，排气量很小，利用分型面及型芯间的配合间隙排气即可，因此不需要单独开设排气槽或增设引起装置.
第四章成型零件设计
4.1成型零件结构设计
由前文可知，本模具采用一模两腔、侧浇口的成型方案。
型腔和型芯均采用镶嵌结构。
（1）型腔塑件表面光滑，无其它特殊结构，塑件外形尺寸为60mm×30mm×12mm，考虑到一模两腔及浇注系统和结构零件的设置,型腔镶件尺寸取120mm×100mm,深度根据模架进行选择。
（2）型芯与型腔相一致，型芯的尺寸也取120mm×100mm。
4.2成型零件尺寸计算
该塑件的材料是一种收缩范围较大的塑料，因此成型零件的尺寸应按平均发计算。
查表得聚甲醛（POM）的收缩率为1.5-3.0%，故其平均收缩率为
Scp=1/2（1.5%+3.0%）=2.25%
根据塑件尺寸公差的要求，模具的制造公差取δz=Δ/3;
肥皂盒上盖的型腔的径向尺寸（以尺寸30mm为例进行计算）为
Lm=[（1+Scp）Ls-3/4Δ]0+δz
=[（1+0.0225）x30-3/4x0.48]0+0.16
=30.320+0.16
表4-1成型零件的尺寸计算
尺寸
部位
塑件
尺寸
计算公式及过程
计算结果
上
盖
上
盖
型腔尺寸
600-0.64
Lm=[（1+Scp）Ls-3/4Δ]0+δz
=[（1+0.0225）x60-3/4x0.64]0+0.21
60.870+0.21
300-0.48
Lm=[（1+Scp）Ls-3/4Δ]0+δz
=[（1+0.0225）x30-3/4x0.48]0+0.21
30.320+0.16
型腔高度尺寸
120-0.36
Hm=[（1+Scp）Hs-2/3Δ]0+δz=[（1+0.0225）x12-2/3x0.36]0+0.12
12.030+0.12
型芯尺寸
58.50+0.64
lm=[（1+Scp）ls+3/4Δ]0-δz
=[（1+0.0225）x58.5+3/4x0.64]0-0.12
60.290-0.32
570+0.64
lm=[（1+Scp）ls+3/4Δ]0-δz
=[（1+0.0225）x57+3/4x0.64]0-0.12
58.760-0.32
28.50+0.48
lm=[（1+Scp）ls+3/4Δ]0-δz
=[（1+0.0225）x28.5+3/4x0.48]0-0.16
29.50-0.16
270+0.48
lm=[（1+Scp）ls+3/4Δ]0-δz
=[（1+0.0225）x27+3/4x0.48]0-0.16
27.970-0.16
型芯高度尺寸
10.50+0.36
hm=[（1+Scp）hs+2/3Δ]0-δz=[（1+0.0225）x10.5+2/3x0.36]0-0.12
11.060-0.12
1.50+0.24
hm=[（1+Scp）hs+2/3Δ]0-δz=[（1+0.0225）x1.5+2/3x0.24]0-0.08
1.690-008
下盖
型腔
尺寸
600-0.64
Lm=[（1+Scp）Ls-3/4Δ]0+δz
=[（1+0.0225）x60-3/4x0.64]0+0.21
60.870+0.21
58.50-0.64
Lm=[（1+Scp）Ls-3/4Δ]0+δz
=[（1+0.0225）x58.5-3/4x0.64]0+0.21
59.340+0.21
300-0.48
Lm=[（1+Scp）Ls-3/4Δ]0+δz
=[（1+0.0225）x30-3/4x0.48]0+0.16
30.320+0.16
28.50-0.48
Lm=[（1+Scp）Ls-3/4Δ]0+δz
=[（1+0.0225）x28.5-3/4x0.48]0+0.16
28.780+0.16
型腔高度尺寸
1.50-0.24
Hm=[（1+Scp）Hs-2/3Δ]0+δz=[（1+0.0225）x1.5-2/3x0.24]0+0.08
1.370+0.08
120-0.36
Hm=[（1+Scp）Hs-2/3Δ]0+δz=[（1+0.0225）x12-2/3x0.36]0+0.12
12.030+0.12
型芯尺寸
570+0.64
lm=[（1+Scp）ls+3/4Δ]0-δz
=[（1+0.0225）x57+3/4x0.64]0-0.12
58.760-0.32
270+0.48
lm=[（1+Scp）ls+3/4Δ]0-δz
=[（1+0.0225）x27+3/4x0.48]0-0.16
27.970-0.16
160+0.48
lm=[（1+Scp）ls+3/4Δ]0-δz
=[（1+0.0225）x16+3/4x0.48]0-0.13
16.720-0.16
120+0.36
lm=[（1+Scp）ls+3/4Δ]0-δz
=[（1+0.0225）x12+3/4x0.36]0-0.12
12.540-0.12
型芯高度尺寸
10.50+0.36
hm=[（1+Scp）hs+2/3Δ]0-δz=[（1+0.0225）x10.5+2/3x0.36]0-0.12
11.060-0.12
40+0.36
hm=[（1+Scp）hs+2/3Δ]0-δz=[（1+0.0225）x4+2/3x0.36]0-0.12
4.330-0.12
型芯中心距
尺寸
12±0.22
Cm=Cs+CsScp%±δz/2
=12+12x0.0225±0.07
12.27±0.07
6±0.18
Cm=Cs+CsScp%±δz/2
=6+6x0.0225±0.03
6.14±0.03
4.3成型零件钢材的选用
该塑件是大批量生产，成型零件所选用的钢材耐磨性及抗疲劳性能应该良好，机械加工性能和抛光性能也应良好。
因此决定采用硬度比较好的模具钢Cr12MoV，淬火后表面硬度为50—55HRC。
第五章模架的确定和标准件的选用
5.1模架的选择
根据型腔的布局可看出采用一模两腔两个镶件，镶件的尺寸为120mm×100mm又查表可得此种矩形型腔侧壁厚度10-11mm。
再考虑到导柱、导套及连接螺钉布置应占得位置和采用的推出机构等各方面的问题，确定选用版面为250mm×250mm，结构为A1的模架，定模座板厚度取25mm，动模座板厚度均取35mm，下面确定各模板的尺寸：
1.A板尺寸
A板是型腔固定板，塑件高度12，在模板上还要开设冷却水道，冷却水道离型腔应有一定的距离，因此A板厚度取50mm。
2.B板尺寸
B板是凸模（型芯）固定板，在模板上需开设冷却水道，所以B板取40mm。
3.C板块尺寸
垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（5～10）=12+10+16+（5～10）=43～48mm，查设计手册，垫块厚度C取63。
从选定模架可知，模架外形尺寸为：
长×宽×高=250mm×250mm×203mm
5.2校核注射机
模具平面尺寸250mm×250mm<290mm×260mm（拉杆间距），合格；模具高度203mm,200mm<203mm<300mm合格；
模具开模所需行程=10.5（型芯高度）+12（塑件高度）+85（凝料高度）+（5～10）=（112.5～117.5）<300mm（注射机开模行程），合格；
其他各参数在前面校核均合格，所以本模具所选注射机完全满足使用要求。
结论
本文的目的是综合运用所学的知识来完成肥皂盒注塑模具的设计，增强我们分析、解决实际问题的能力。
围绕这个目的，主要完成了一下几个方面的工作。
1、设计的基础是熟练应用Auto-CAD等工程软件进行产品、模具的设计，为此在设计之前我已经学习并熟练掌握了AutoCAD软件。
2、在设计过程中，本着合理，优化设计的思想。
通过分析比较，本模具采用了一模两腔的型腔结构，这样兼顾了塑件的精度要求和产品的生产率。
浇口选用了侧浇口，推出机构采用了推杆，既保证了塑件的顺利脱模。
3、模具的整体结构紧凑，小巧，节约了成本，型腔、型芯材料选用Cr12MoV,
虽然本设计已顺利完成，但在模具技术，金属材料的飞速发展的今天。
本课题还可以在很多方面进行改进和提高如：
1、设计更为合理的多型腔的型腔分布，提高产品生产率。
2、选用更加优质的型芯、型腔材料，提高成型部件的使用率。
3、设计出更先进的模具结构，提高生产的自动化程度。
致谢
在这期间上，指导老师对我的设计帮助非常大，指出了我在设计上的不足之处，让我在之后的设计上面做了许多改进。
他们严谨的治学态度、认真负责的精神对我使我终身受益；另外我的同学也对我有很大的启迪，感谢我的老师和同学。
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