模具毕业设计85香皂盒塑件塑料注射模具设计.docx
《模具毕业设计85香皂盒塑件塑料注射模具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模具毕业设计85香皂盒塑件塑料注射模具设计.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
模具毕业设计85香皂盒塑件塑料注射模具设计
摘要
本设计主要是针对香皂盒的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。
该设计从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。
通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。
根据题目设计的主要任务是香皂盒注塑模具的设计。
也就是设计一副注塑模具来生产香皂盒塑件产品，以实现自动化提高产量。
针对香皂盒的具体结构，该模具是侧浇口的单分型面注射模具。
通过模具设计表明该模具能达到香皂盒的质量和加工工艺要求。
同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。
关键词：
香皂盒，塑料，模具，分型面，注射机
Abstract
Thisdesignismainlydirectedagainstthesoapboxdiedesign,throughthetechnologyofplasticpartsforanalysisandcomparison,thefinaldesignaninjectionmold.Thedesignprocessfromtheproductstructure,thestructureofthespecificdie,diecasting,moldformingpartofthestructure,theroofsystem,coolingsystem,thechoiceofinjectionmoldingmachinesandrelatedparametersofthecheck,havethedetaileddesign,Andtheestablishmentofasimplemoldprocessingtechnology.Throughtheentiredesignprocessthatthemoldplasticpartscanachievethisbytherequirementsoftheprocessingtechnology.AccordingtoTitleDesign'smaintaskistosoapboxinjectionmolddesign.Whichisdesignedtoproduceaninjectionmoldplasticpartssoapboxproducts,soastoimprovetheautomationofproduction.Soapboxfortheconcretestructure,thedieisthesidegateofthesingletypeofinjectionmolds.Throughdiedesignshowthatthemoldtoachievethequalityofsoapboxandprocessingrequirements.
Atthesametime,inthedesignprocess,throughaccesstovastamountsofdata,manuals,standards,periodicals,etc.,withmaterialsontheknowledgeoftheinjectionmoldofthestructure（formingparts,casting,directionofthelaunch,theexhaustsystem,Die-conditioning）systemwiththeunderstanding,broadenthehorizonsandenrichtheknowledge,completeindependenceforthefuturediedesignhasaccumulatedsomeexperience.
Keywords:
soapboxes,plastic,molds,typeface,injectionmachine
第一章绪论
在21世纪的今天，随着科学技术的不断进步和社会的高速发展，产品更新换代越来越快。
无论是工业产品还是家电产品，大多数应用模具成型。
因此，产品对模具的精度要求越来越高、越来越普及。
其产品在人们的生产生活中的作用越来越大。
塑料模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具，它对塑料零件的制造质量和成本起着决定性影响，所以对塑料模具的设计要求还是比较高的，从产品的角度讲，能生产出尺寸精度、外观、物理性能等各方面均满足使用要求的优质产品；从模具使用的角度讲，要求效率高、自动化并且操作简单；从模具制造角度讲，要求模具结构合理，制造容易，成本低廉。
模具设计过程一般是设计收缩率、毛坯尺寸、型腔布局，然后进行分模，创建型芯型腔、滑块和镶块、添加模架和标准件，最后设计浇注系统，冷却系统和建腔，生成材料清单和模具图。
在现代塑料制品的生产中，合理的加工工艺，高效的设备，先进的模具是必不可少的三项重要因素。
尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺的要求，塑料制品使用要求和造型设计起着重要的作用。
高效的全自动设备只有配上想适应的模具才能发挥作用，随着塑料制品的品种和产量需求量的增加，对塑料模具也提出了越来越高的要求，促使塑料模具不断的向前发展。
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。
在科学技术飞速发展的今天，模具设计多借助计算机软件进行设计和加工，这就实现了模具设计有经验设计阶段向理论计算设计方面的发展。
例如CAD/CAM在模具设计方面的应用。
本设计就以UGNX3和CAD为辅助软件进行了塑料端盖的设计。
按照模具设计的一般步骤，从产品设计，型芯型腔的设计，模架设计，浇注系统，冷却系统的设计到标准件的选择，到模具工程图的生成。
每一步都按照模具设计的一般规则，进行准确计算。
1.1选题背景及意义
随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。
在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：
“模具就是黄金”。
可见模具工业在国民经济中重要地位。
我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。
近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。
注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。
1.2塑料模具的种类和应用
1.2.1塑料模具的种类
塑料模具的种类很多，比较常见的有注射模、压缩模、压注模和挤出模。
1.2.2塑料模具的应用
注射模是安装在注射机上，完成注射成形工艺所使用的模具。
注射模的种类很多，其结构与塑料的品种、塑件的结构和注射机的种类等很多因素有关。
一般情况，注射模是由成形部件、浇注系统、导向机构、调温系统和支撑零部件组成，如果塑件有侧向的孔或凸台，注射模还包括侧向分型与抽芯机构。
压缩模可分为固定于压机上压板的上模和下压板的下模两大部分，由型腔、加料室、导向机构、侧向分型抽芯机构、脱模机构、加热系统组成，主要应用于成形热固性塑件。
压注成型是在压缩成型基础上发展起来的一种热固性塑料的成型方法，又称传递成型，压注成型的一般过程是，先闭合模具，然后将塑料加入模具加料室内，使其受热成熔融状态，在与加料室配合的压料柱塞的作用下，使熔料通过设在加料室底部的浇注系统高速挤入型腔。
塑料在型腔内继续受热受压而发生交联反应并固化成型。
然后打开模具取出塑件，清理加料室和浇注系统后进行下一次成型。
它由型腔、加料室、浇注系统、导向机构、侧分型与抽芯机构、脱模机构、加热系统组成。
挤出模是热塑性塑料的成型方法之一，它可以成型各种塑料管材、棒材、板材、薄膜以及电线、电缆等连续型材，还可以对塑料进行塑化、混合、造粒、脱水以及喂料等准备工序或半成品加工。
1.3本次设计塑料注射模具的主要工作内容
本次设计以单分型面注射模具为主，主要内容包括所设计塑件的说明、注塑机的选用、塑料注射模具设计、五张零件图和一张装配图的绘制。
第二章塑料注射模具的设计步骤和结构组成
2.1塑料注射模具的设计要求
独立完成本设计，参阅相关资料，使该设计符合注射模具的要求，且要求注射模具的设计合理科学。
2.2塑料注射模具的设计步骤及内容
设计任务书：
塑件的图纸及成型技术要求，塑件的生产纲领（数量）及现有生产条件（注射机）。
设计过程：
1.设计前的准备工作
1）熟悉塑件：
塑件的几何形状、塑件的使用要求、塑件原料的特性；
2）检查塑件的成型工艺性；
3）明确现有注射机的型号和规格（若没有应查手册选用）；
2.填写塑件成形工艺卡
3.注射模具结构的设计步骤
1）确定型腔的数目2）选择分型面
3）确定型腔的布置形式4）确定浇注系统
5）确定脱模方式6）确定调温系统的结构
7）确定凹模和型芯的固定方式8）确定排气形式
9）决定注射模的主要尺寸10）选用标准模架
11）绘制模具的结构草图12）校核模具与注射机有关尺寸
13）注射模结构设计的审核14）绘制模具的装配图
15）绘制模具零件图16）复核设计图样
4.注射模具的审核
1）基本结构方面的审核
2）设计图纸方面的审核
3）注射模设计质量方面的审核
4）装拆及搬运条件方面的审核动模部分定模部分
2.3塑料注射模具的结构组成和作用
2.3.1单分型面注射模的结构组成（如图2-1）
a）模具整体b）动模部分c）定模部分
图2-1单分型面注射模的结构组成
a）模具整体b）动模部分c）定模部分
2.3.2注射模的组成和作用
塑料注射模具一般是由成形部件、浇注系统、导向部分、推出机构、调温系统、排气系统、支撑零部件、侧向分型与抽芯机构组成。
成形部件是指动、定模部分有关组成型腔的零件。
浇注系统是将熔融的塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所经的通道，它包括主流道、分流道、浇口、及冷料穴。
导向部分在注射模中，用导向部分对模具的动定模导向，以使模具合模时能准确对合。
推出机构是指分型后将塑件从模具中推出的装置。
调温系统是为了满足注射工艺对模具温度的要求，需要有调温系统对模具的温度进行调整。
一般热塑性塑料的注射模主要是设计模具的冷却系统。
排气系统是为了将成形时塑料本身挥发的气体排出模外，常常在分型面上开设排气槽。
对于小塑件的模具，可直接利用分型面或推杆等与模具的间隙排气。
支撑零部件是用来安装固定或支撑成形零部件及前述的各部分机构的零部件。
侧向分型与抽芯机构是当有些塑件有侧向的凹凸形状的孔或凸台时，须先把侧向的凹凸形状的瓣合模块或侧向的型芯从塑件上脱开或抽出。
第三章
香皂盒塑料件
塑件的结构特点：
香皂盒塑件（图3-1）的结构简单，尺寸适中，属薄壁壳体塑件。
为提高生产率可采用多型腔；塑件侧向没有孔和槽，模具不需要设计侧分型与抽芯机构。
根据香皂盒塑件的特征，选用浇注系统为侧浇口的单分型面多型腔注射模。
采用侧浇口基本不影响塑件外观。
a）香皂盒
b）香皂盒零件图
图3-1香皂盒塑料件示意图
a）香皂盒b）香皂盒零件图
表3－1常用塑料及特性
塑料
高压聚乙烯
硬聚氯乙烯
聚苯乙烯
工程塑料ABS
温度/℃
喷嘴
150-180
150-170
160-170
180-190
料筒
180-200
165-180
160-180
210-230
模具
30-60
30-60
20-60
50-70
压力MPa
注射
70-100
80-130
60-100
70-90
保压
40-50
40-60
30-40
50-70
时间/S
注射
0-5
2-5
0-3
3-5
保压
15-60
15-40
15-40
15-30
冷却
15-60
15-40
15-30
15-30
总计
40-140
40-90
40-90
40-70
1、ABS塑料的材料特性
ABS是一种新型工程塑料。
具有综合的优良性能（坚固、坚韧、坚硬），价格便宜，原料易得，是目前产量最大、应用最广的一种工程塑料。
ABS是微黄色或白色不透明粒料，无毒、无味。
ABS由三种成分组成，具有良好的综合力学性能。
在机械性能方面，ABS具有质硬、坚韧、刚性好。
有一定化学稳定性和良好的介电性能。
它还有很好的成型加工性能以及能与其他塑料和橡胶相混熔的特点。
ABS塑料的表面可以电镀。
ABS树脂的缺点是耐热性不高，耐低温性不好，而且不耐燃、不透明，耐气候性不好，特别是耐紫外线性能不好。
2、ABS塑料的成型特性
1）、使用ABS塑料成型塑件时，由于溶体的黏度值较高，注射成形的压力值高，所以塑件对型芯的包紧力较大，为便脱模，塑件应采用较大的脱模斜度；
2）、ABS塑料的溶体黏度高，制品易产生熔接痕，设计模具时应减少浇注系统对料流的阻力，流道长度短一些；
3）、ABS塑料吸湿性强，易吸水，成型前应进行干燥处理；
4）、在正常成型条件下，ABS塑件的尺寸稳定性好。
3、ABS塑料的注射成型工艺参数
表3－2ABS塑料的注射成型工艺参数
参数
取值范围
选取数值
密度ρ
1.02～1.05g/cm2
1.03g/cm2
收缩率S
0.3%～0.8%
0.5%
温度/℃
喷嘴
180-190
180
料筒
210-230
220
模具
50-70
60
压力MPa
注射
70-90
80
保压
50-70
60
时间/S
注射
3-5
3
保压
15-30
20
冷却
15-30
25
总计
40-70
48
塑件质量：
22.47g
塑件体积：
21.81cm3
塑件成型投影面积：
54.48cm2
选用的方法和原则：
1、使用现有设备
2、根据每次成型件数安满足最大注射量、锁模力、经济性等要求选择合适的注射机。
根据塑件的大小和实际中常用的注射机，注射端盖塑件选用XS-YZ-125型螺杆式注射机（图4-1）。
XS-ZY-125型注射机的主要参数：
额定注射量－－－125cm3
注射压力－－－－120MPa
锁模力－－－－900KN
最大成型面积－－320cm2图4-1XS-ZY-125型注射机
最大开模行程－－300mm
最大模具厚度－－300mm
最小模具厚度－－200mm
喷嘴圆弧半径－－12mm
喷嘴孔直径－－－Φ4mm
模板尺寸－－－－428mmX528mm
拉杆空间－－－－260mmX290mm
定位孔直径：
Φ100+0.054
注射机的顶出方式：
机械式顶杆顶出；两根顶杆设在两侧，顶杆直径Φ22。
模板面上螺纹孔M16X25共36个
1）、最大注射量的校核
2）、注射压力的校核
3）、锁模力的校核
4）、最大注射成型面积的校核
当上面四方面校核都满足要求时，才能确定注射机选用的合适。
注射机的参数校核
1）、最大注射量的校核
注射机的额定注射量为125cm3。
塑件体积：
21.81cm3，每次成型2个塑件。
假设浇道凝料为20cm3。
实际注射量＝21.81X2+20=63.62cm3<125X80%=100cm3
最大注射量满足要求。
2）、注射压力的校核
ABS塑料的注射压力为70~90MPa,取72MPa;
SX-ZY-125注射机的注射压力为120MPa
注射机的注射压力满足要求。
3）、锁模力的校核
注射机的锁模力为900KN；
ABS塑料的注射压力为70~90MPa,取72MPa;
单个塑件在分型面上的投影面积为54.48cm2;
浇道凝料为15cm2;
注射时模具的膨胀力＝（54.48X2+15）X72=892.5KN<900KN
锁模力满足要求。
4）、最大注射成型面积的校核
SX-ZY-125注射机的最大注射成型面积为320cm2；
单个塑件在分型面上的投影面积为54.48cm2;
浇道凝料为20cm2;
注射时模具的成型面积＝（54.48X2+20）=128.96cm2<320cm2
最大注射成型面积满足要求。
确定型腔数目时要考虑的因素：
1、满足注射机的最大注射量
2、锁（合）模力
3、塑件精度
4、经济性
（1）、按注射机的最大注射量确定型腔数量。
Vg（mg）—注射机量大注射量（cm3或g），取125cm3.
Vj（mj）——浇注系统凝料量（cm3或g）,假设浇道凝料为20cm3
Vz（mz）——单个制品的容积或质量（cm3或g）,单个塑件为21.81cm3.
（2）按注射机的额定合模力确定型腔数。
F——注射机的额定合模力（N）。
查手册为900KN.
Pm——塑料熔体对型腔的平均压力（MPa）。
取50MPa
Aj——浇注系统在分型面上的投影面积（mm2）。
取36cm2
Az——单个制品在分型面上的投影面积（mm2）。
由计算得54.48cm2
（3）按制品的精度要求确定型腔数
成型高精度制品时，型腔数不宜过多，通常推荐不超过4腔，因为多腔难于使各腔的成型条件均匀一致。
L——塑件基本尺寸（mm）。
δ——塑件的尺寸公差（mm），为双向对称偏差标注。
ΔS——单腔模注射时塑件可能产生的尺寸误差的百分比。
（4）按经济性确定型腔数
根据总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产原材料费用，仅考虑模具费和成型加工费。
Cl——每一型腔所需承担的与型腔数有关的模具费用。
N——制品总件数。
Y——每小时注射成型加工费（元／h）。
T——成型周期（min）。
型腔数目的确定
由于塑件的形状简单，重量较轻，且生产批量大，所以应使用多型腔模具。
综合分析本设计采用一模二腔、平衡布置。
这样模具的尺寸较小，生产率高，塑件质量可靠，成本较低。
塑件的分型面应位于截面尺寸最大的部位，本实例中塑件的分型面选取如图5-1所示。
这样选取的塑件的外表面可以在整体的定模型腔内成型，表面质量好，而且塑件脱模方便。
图5-1分型面选取
确定型腔和型芯的结构形式
型腔、型芯可分别有整体式和组合式两种形式。
由于塑件的结构简单，型腔加工容易，所以选用整体式型腔和组合式型芯。
在定模板上直接加工型腔。
1）型腔的结构采用整体式型腔如下图（图5-2）所示：
图5-2整体式型腔
2）型芯的结构采用组合式型芯
如下图（图5-3）所示：
动模板
型芯
图5-3组合式型芯
5.3.2确定型腔和型芯的尺寸
ABS的收缩率在0.3～0.8%，取0.5%。
1）型腔的径向尺寸Lm
型腔径向尺寸
mm
ABS塑件的精度一般为4级，模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.24mm；取x=0.75，ABS塑料的收缩率在0.3～0.8%，取0.5%。
塑件径向尺寸
mm
径向尺寸102的公差值为0.82mm，模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.27mm；取x=0.75。
2）型腔的深度Hm
塑件高度尺寸15mm的公差值为0.38mm，模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.13mm；取x=0.5
3）型芯的径向尺寸lm
型芯径向尺寸
mm
模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.24mm；取x=0.75。
ABS的收缩率为0.3～0.8%，取0.5%。
4）型芯的高度hm
型芯高度
mm
模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差δz=Δ/3≈0.08mm；取x=0.5。
ABS塑料的收缩率为0.3～0.8%，取平均收缩率为0.5%。
浇注系统的作用是将注射机中的熔化的塑料顺利引入模具中完成注塑。
5.4.2浇注系统的组成
组成浇注系统的零件有：
浇口套，定位圈，拉料杆，定模板
浇注系统的组成部分：
主流道，分流道，浇口，冷料穴
塑件采用侧浇口成型，其浇注系统如图（图5-4）所示。
侧浇口宽度b=2mm，深度为t=0.5mm，长度l=1mm。
分流道采用梯形截面流道，梯形大底边宽度b=6mm，梯形高度h=4mm，侧面斜角α=8°。
主流道为圆锥形，上部直径与注射机喷嘴相配合，下部直径φ6～８mm。
浇注系统零件的设计
浇口套的结构。
使用XS－ZY－125注射机时定位孔直径为100mm，与浇口套下部尺寸相差较大，所以选用定位圈与浇口套分离的结构。
图5-4浇口套的结构
图5-5定位圈与浇口套分离的结构
1）、浇口套的设计。
XS－ZY－125注射机的注射部分喷嘴球头半径为12mm，喷嘴直径为4mm。
浇口套凹球面半径取14mm，深度取5mm。
浇口套进料口直径取5mm，出料口直径取8mm。
浇口套外径取40mm。
浇口套的材料选T10A碳素工具钢，淬火处理HRC50-55
图5-6浇口套示意图
2）、定位圈的设计。
XS－ZY－125注射机的固定模板上定位孔直径为100mm。
定位圈的结构
图5-7定位圈的结构
定位圈的外径取100mm，厚度15mm。
定位圈的固定使用M6内六角螺钉。
定位圈的材料选用普通碳素结构钢A3，不需热处理。
图5-8定位圈与浇口套示意图
3）、拉料杆的设计。
浇口套出料口直径为8mm，取拉料杆的直径与出料口相等8mm。
拉料杆上部选用钩头（Z字形）形结构。
拉料杆的结构
图5-9拉料杆的结构
材料选用45#钢，淬火处理HRC40~45，表面粗糙度Ra1.6。
与动模板的配合H8/f8
外径尺寸取8mm
4）浇注系统的主流道
主流道上端直径为5mm,下端直径取8mm，高度为60mm,锥角3°。
5）浇注系统的分流道
分流道由定模板形成，分流道的
升级会员 