八孔肥皂盒底壳注射模具毕业设计.docx
《八孔肥皂盒底壳注射模具毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《八孔肥皂盒底壳注射模具毕业设计.docx（33页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
八孔肥皂盒底壳注射模具毕业设计
摘要
设计一套一模四腔的塑料注射模具。
并对成型工艺等多方面分析，通过对数据的计算及验算，制定正确加工方案，并对模具的所有成型零部件进行验证及校核，最终完成整注射套模具的设计。
关键词：
注塑肥皂盒四腔尺寸
目录
摘要I
目录1
前言1
1、塑件的工艺分析2
1.1塑件模型的建立：
2
1.2塑件参数的设计。
3
1.2.1塑料的工艺分析：
3
1.2.2塑件的收缩率、塑件的壁厚、拨模斜度。
4
1.2.3分型面设计4
1.2.4确定型腔数量以及排列方式。
5
2、成型设备的选择与塑料工艺参数的编制。
6
2.1计算塑件、浇注系统的体积6
2.2计算塑件的质量6
2.3选择注射机的类型和型号6
2.4塑件注射工艺参数的确定7
2.4.1查表填写原材料的注射工艺参数7
3、模具的结构设计8
3.1浇注系统的设计8
3.2成型零件设计、加工工艺方案的制订。
11
3.2.1型腔。
12
3.2.2型芯。
12
3.2.3型腔、型芯加工工艺的确定13
3.3顶出机构设计14
3.4冷却系统设计16
3.5导向机构设计18
3.6排气系统设计19
4、模架的选择及校核19
5、模具装配图和零件图22
5.1模具3D图形绘制（附图）22
5.2模具及其零件2D图形绘制（附图）22
6、毕业小结22
致谢23
参考文献24
前言
模具，是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母”。
模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。
模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国竞争力
1、塑件的工艺分析
1.1塑件模型的建立：
塑件2D图如图1所示，其中A为13。
模型3D图如图2所示。
图一
图二
1.2塑件参数的设计。
1.2.1塑料的工艺分析：
塑料品种、结构特点、使用性能、化学稳定性能、成型性能。
该塑料采用ABS材料。
ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体的共聚物，价格便宜，原料易得，是目前产量最大、应用最广的工程塑料之一。
ABS无毒、无味，为呈黄色或白色不透明粒料，形成的塑料有较好的光泽，密度为1.02~1.05g/cm3。
ABS是由三种组分组成的，故它有三种组分的综合力学性能，而每一组分又在其中起着重要的作用。
丙烯腈使ABS具有良好的表面硬度、耐热性和耐化学腐蚀性，丁二烯使ABS坚韧，笨乙烯使它有优良的成形加工性和着色性能。
ABS的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等都高，尺寸稳定性较好，具有一定的化学稳定性和良好的介电性能，经过调色可配成任何颜色。
其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70°C左右，热变形温度约为93°C左右。
不透明，耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。
根据ABS中三种组分之间的比例不同，其性能也略的差异，从而适应各种不同的应用。
使用ABS注射成形塑料制品时，由于其熔体黏度比较高，所需的注射成形力也要高些，因此，塑件对型芯的包紧力较大，故塑件需要较大的脱模斜度。
同时，熔体黏度较高，使ABS制品易于产生熔接痕，所以模具设计应该注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。
且ABS易于吸水，成形加工前要对其进行干燥处理。
在正常的成形条件下，ABS塑料件的制品的尺寸稳定性较好,当要求塑件精度高时，模具温度可控制在50°C～60°C，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60°C～80°C，ABS比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成形周期短；ABS的表面现黏度对剪切速度的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口形式。
塑件的精度分析
塑件（塑料制作的简称）尺寸是指塑件的总体尺寸，而不是指避厚，孔径等结构尺寸。
塑件的尺寸精度是指所获得的塑件与产品图中的尺寸行使程序，即所获得的尺寸的准确度。
塑件尺寸公差应根据公差应根据GB/T14486《工程塑料的模塑件尺寸的标准》确定，该标准塑件尺寸公差的代号为M5公差等级为5级。
（《查塑料模具设计与制造》齐卫东主编，高等教育出版社出版）
塑件的表面质量分析
a、塑件表面质量包括粗糙度和表面质量。
b、塑件的外观要求越高，表面粗糙度值越低，塑件表面粗糙的高低，主要与模具表面粗糙度值越低。
一般来说，模具表面的表面粗糙度比塑件低1~2级，塑件的表面质量的是塑件成形后的表观缺陷状态。
c、由于其塑件的外观要求比较高，塑料件的表面粗糙度的值应越低。
其Ra的高低，主要与模具的型腔表面粗糙度有关。
一般来说，模具粗糙度要比塑件的Ra低1-2级。
其塑料件的表面粗糙度可参照GB/T14234《塑料件表面粗糙度标准---不同的加工方法和不同的材料所能达到的表面粗糙度》来选取，查《塑料模设计》表1-13得Ra3.2~25之间，可知ABS的粗糙度值Ra3.2。
1.2.2塑件的收缩率、塑件的壁厚、拨模斜度。
查表可得ABS的收缩率为1.0060。
本设计要求塑件的壁厚为2mm，拔模斜度为30’～1°，此处取拔模斜度a＝1°。
1.2.3分型面设计
分型面是模具动模和定模的结合处，在塑件最大形处，是为了塑件和凝料取出而设计的。
分型面有单分型面和双分型面之分。
分型面选择的原则：
a，分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处；
b，分型面的选取应有利于塑件的留模方式，便于塑件顺利脱模；
c，保证塑件的精度要求；
d，满足塑件外观的要求；
e，便于模具的制造；
f，减少成形面积；
g，增强排气效果
由于本产品的分型面简单，所以采用单分型面。
分型面如图3所示。
图3
1.2.4确定型腔数量以及排列方式。
由于要求是大批量生产，所以本次设计采用多型腔注射模具，而塑件的尺寸不会很大，故采用一模两腔的方式。
多型腔模具型腔的分布有平衡式排布和非平衡式排布两种，其中平衡式排布的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状、尺寸分布对称性对应相同，可实现各型腔均匀进料和达到同时充满型腔的目的；而非平衡式与之相反。
故采用平衡式排布，其排布如图4所示。
图4
2、成型设备的选择与塑料工艺参数的编制。
2.1计算塑件、浇注系统的体积
根据塑件地三维模型，利用UG软件画图并查询到塑件的体积为V塑=25.6733966cm3，取25.67cm3。
而浇注系统的体积为塑件的0.6倍，所以浇注系统的体积为V浇=0.6×25.67cm3=15.402cm3。
又由于使一腔两模结构，故一次注射所需地塑料为V＝V塑×Ni＋V浇＝25.67×2＋15.402=66.602cm3。
2.2计算塑件的质量
本产品采用ABS材料，其密度为1.02~1.05g/cm3，此处取密度为1.05g/cm3。
则一个塑件的质量M1＝ρV塑＝1.05×25.67＝26.95g。
而一次注射所需塑料地总质量为M2＝ρV＝1.05×66.602＝69.9321g。
2.3选择注射机的类型和型号
根据塑件的形状，取一模两件的模具结构，同时结合现有的相关成型设备和注射的塑料件的质量，选择卧式螺杆式的注射成型机设备，查注射机相关手册可知选用的螺杆注射机的型号为：
G54-S200/400的国产注塑机。
该注射机的主要技术参数如下表所示。
额定的注射量/cm3
200～400
螺杆的直径/（mm）
55
注射压力/MPa
109
注射行程/mm
160
注射方式
螺杆式
锁模力/KN
2540
最大成形面积/c㎡
645
最大的开合模行程/mm
260
模具最大厚度/mm
406
模具的最小厚度/mm
165
喷嘴圆弧半径/mm
18
喷嘴孔直径/mm
4
动、定模固定板尺寸/mm×mm
532×634
2.4塑件注射工艺参数的确定
2.4.1查表填写原材料的注射工艺参数
`
ABS
注射机类型
螺杆式
螺杆转速/（r/min）
30-60
+喷嘴
形式
直通式
温度/oC
180-190
料筒温度/oC
前段
200-210
中段
210-230
后段
180-200
模具温度/oC
50-70
注射压力/Mpa
70-90
保压压力/Mpa
50-70
注射时间/s
3-5
保压时间/s
15-30
冷却时间/s
15-30
成形周期/s
40-70
3、模具的结构设计
3.1浇注系统的设计
浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。
它的作用是使塑料溶体平稳有序地填充到型腔中，并在填充和凝固过程中把注射压力充分传递到各个部位，以获得组织紧密、外形清晰地塑件。
而设计浇注系统应遵循以下基本原则：
a，了解塑料的成形性能；
b，尽量避免或减少产生熔接痕；
c，有利于型腔中气体的排除；
主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。
主流道是熔体最先经流模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。
其作用是其截面尺寸直接影响到塑件的流动速度和填充时间
主流道为圆锥体，锥度为2°～6°，经对塑件的成形过程及对选用的模架分析，选择直径为16的主流道。
其衬套的固定用定位圈配合固定在模具的定模座板上。
其平面图及3D图如图5和图6所示。
图5图6
分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。
其作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。
分流道的长度应尽量可能短，且弯折少，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材料和能耗。
常用的分流道的截面形状有圆形、梯形、U形、和六角形等。
流道的截面积越大，压力的损失越小；流道的表面积越大，热量的损失越小。
经查《塑料模设计手册》（第3版）中表5－42流道面积形状比较，可知截面形状为圆形的分流道热量损失小、流动阻力小、效果最佳。
其平面图和3D图如图7和图8所示。
图7
图8
由图7即平面图可看出，分流道直径是6mm，最大长度是140mm。
浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。
其作用是：
a），浇口通过截面积的突然变化，使分流道送来的塑料熔体提高注射压力，使塑料熔体通过浇口的流速有一突变性增加，提高塑料熔体的减切速率，降低黏度，使其成为理想的流动状态，从而迅速均衡地充满型腔。
对于多型腔模具，调节浇口的尺寸，还可以使非平衡布置的型腔达到同时进料的目的。
b），浇口还起着较早固化、防止型腔中熔体倒流的作用。
c），浇口通常是浇注系统最小截面部分，还有利于在塑件的后加工中塑件与浇口凝料的分离。
经综合分析采用截面形状为矩形的侧向浇口。
冷料穴的作用是：
a），容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。
b），便于在主流道末端处设置主流道拉料杆。
采用其截面形状为半圆形的冷料穴。
整个浇注系统如图9所示。
图9
3.2成型零件设计、加工工艺方案的制订。
成型零件主要有型腔和型芯等。
成型零件工作时，直接与塑料接触，承受塑料熔
体的高压、料流的冲刷，脱模时与制品间还要发生摩擦。
因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度；此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。
3.2.1型腔。
型腔是成型塑件制品外表面的主要零件，按其结构不同，可分为整体式和组合式两类。
整体式凹模由整块材料加工而成，其特点是牢固，使用中不易发生变形，不会使制品产生拼接线痕迹。
而组合式凹模在使用中则出现制品产生拼接线痕迹的几率高一些。
所以，此处采用整体式凹模。
3.2.2型芯。
型芯是成型塑件内表面的零件。
主要有主型芯和小型芯。
对于简单的容器，如壳、罩、盖之类的塑件，成型其主要部分内表面的零件称主型芯，而将成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆。
按结构主型芯可分为整体式和组合式两种。
此处采用整体式，并有小型芯插入。
中小型模具模板的长度和宽度在500mm以下的模具（从模具的力学角度划分,而不是从塑件质量来划分）.这类模具强度,只要模板的型腔长度.宽度尺寸不大于其长度和宽度的百分之六十,深度不超过其长度的百分之十时可以不必通过计算，在工厂中，常常用经验数据查表手册得b=40mm,底板厚t=30mm
依据前面的计算数据,选用龙记/LKM，CI型的模架，具体尺寸数据如下:
系列B×L
导柱
模板A、B尺寸/mm
垫块高度C/mm
400×500
35
75、70
120
查表得ABS的收缩率为（0.3-0.8）%，平均收缩率为0.55%。
制件的重要尺寸采用GB/T14486中MT3选取，次要尺寸采用MT5级
制件尺寸转换：
外形尺寸（采用基轴制，公差取之负偏差）
108±0.78→108-0.78
78±0.66→78-0.66
内部尺寸（采用基孔制，公差取之正偏差）
104±0.78→104+0.78
74±0.66→74+0.66
中心距尺寸
9±0.36→9±0.18
13±0.38→13±0.19
17±0.40→17±0.20
45±0.56→45±0.28
25±0.48→25±0.24
74±0.66→74±0.33
高度尺寸
2±0.32→2＋0.32
6±0.34→6-0.34
8±0.36→8＋0.36
3.2.3型腔、型芯加工工艺的确定
塑料注射模具的主要零件多采用结构钢制造,只需调质处理,其硬度一般不高,因此,其加工工艺性较好.塑料盒体的注射模具为单型腔注射模,采用侧向浇口进料,推杆推出制品.
型腔加工工艺步骤为：
a、下料：
根据型芯的外形尺寸下料
b、画线：
以模仁基准画各加工线位置
c、粗铣：
粗铣出型腔外形、各加工面留余量
d、精铣：
精铣型腔达到制品要求的外形尺寸
e、钻孔：
钻铰出浇口套安装孔
f、抛光：
腔表面抛光，以满足制品表面要求
g、钻孔：
钻出定模板上的冷却水孔
型芯加工工艺步骤为：
a、下料：
根据型芯的外形尺寸下料
b、粗加工：
采用刨床或铣床粗加工为六面体
c、磨平面：
将六面磨平
d、精铣：
精铣出型芯的外形
e、钻孔：
加工推出杆孔
f、抛光：
将成形表面抛光
g、研配：
钳工研配、将型芯装进型芯固定板固定
h、钻孔：
钻出动模板上的冷却水孔
型芯固定板加工工艺步骤为：
a、画线:
以与定模板相同的基准角为基准,画各加工线位置b、粗铣:
粗铣出安装固定槽,个面留加工余量
c、精铣:
精铣出安装固定槽
d、研配:
将安装固定槽与型芯研配,保证型芯的安装精度
3.3顶出机构设计
顶出机构即推出机构。
从模具中推出塑料制品及其浇注系统凝料的机构称为推出机构。
推出机构的动作是通过注射机上的顶杆或液压缸来完成的。
推出机构主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件等组成。
推出机构的设计应遵循如下规则：
a,塑件留在动模；
b,塑件在推出过程中不变形、不损坏；
c,不损坏塑件的外观尺寸；
d,合模时应使推出机构正确复位；
e,推出机构动作可靠；
f,推出机构本身要有足够的强度和刚度；
g,尽量选择在垂直壁厚的下方；
h,每副模具的推杆的直径相同，方便加工；
i,塑件推出模具10mm左右，对型腔斜度较大者，顶出塑件深度2/3即可。
脱模力的计算：
将塑件从抱紧的芯上推出所需克服的阻力称为脱模力。
脱模力主要是由于塑件收包紧型芯而造成的塑件与型芯的摩擦阻力，而对于不带通孔的壳体类塑件，脱模时，大气压力也是脱模阻力的一大组成部分，而本次设计有通孔，故可不计
大气压力。
单个塑件所需的脱模力为：
F
=AP（
cos
-sin
）
=0.013x1.2x107x（0.2-0.017）
=28548N
所以四个塑件所需的脱模力为114192N
式中：
F
——脱模力（N）；
——塑料对模具钢的摩擦系数，约为0.1～0.3,此处
取0.2
——脱模斜度，
为30′～1°，此处取1°；
A——塑件包容型芯的面积（m
）；
P——塑件对型芯单位面积上的包紧力，一般情况下，模外冷却
塑件P约取（2.4～3.9）×10
Pa；模内冷却的塑件P约取（0.8～1.2）×10
Pa。
推出机构的类型可分为4种，分别是一次推出机构、二次推出机构、动定模双向推出机构、带螺纹制品的脱模机构。
其中一次推出机构又可分为推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、活动件及型腔推出机构、多元推出机构等5大类。
本次设计是使用单分型面，且塑件可一次推出，所以采用这5种中的第1种，即推杆推出机构，即推出零件是推杆。
采用推杆推出的理由是：
推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式。
有于设置推杆的自由度较大，而且推杆截面大部分为圆形，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度，推杆推出时阻力小，推出动作灵活可靠，损坏后也便于更换，因此在生产中广泛应用。
而推出零件固定板即推杆固定板，则与推杆一起运动，将塑件顶出型芯。
单个塑件推杆的根数及直径可通过以下公式计算并校核。
D=K[64F脱（uL）2/Nπ2E]0.25
式中：
D——推杆直径，mm；
K——安全系数，可取1.4～1.8,此处取1.6；
F脱——脱模力，N；
u——摩擦系数，一端固定时u为0.7，两端固定时u为0.5，此处取0.7；
L——推杆长度，mm；
N——推杆根数；
E——稳定系数，此处取5×106。
若N为6，则
D=K[64F脱（uL）2/Nπ2E]0.25
=1.6×[64×28548×（0.7×200）2/6×3.142×5×106]0.25
=5.3mm
所以本设计中推杆直径采用6mm符合要求。
若D为6，则
N=64F脱（uL）2/[（D/K）4π2E]
=64×28548×（0.7×200）2/[（6/1.6）4×3.142×5×106]
=3.7
所以本设计中单个塑件所需的推杆根数为6符合要求，所以总共有24根推杆。
推杆应力校核：
[б]=4K2F脱/D2Nπ=4×1.62×28548/62×6×3.14=431N/cm2。
而推杆的许用应力为32000N/cm2。
故符合要求。
推出机构的导向与复位
为了保证推出机构在工作过程中灵活、平稳，推出机构需要设计导向装置；而在每次合模后，推出机构要回到原来的位置上，以组成完整的型腔，推出机构需要设计复位装置。
导向机构可以保证推板在座板和动模垫板之间的推出和复位，防止推板的重
量全由推杆来承受而使推杆变形和折断。
设计复位装置的理由是因为推出机构在开模推出塑件后，为下一次的注射成型座准备，以便恢复完整的模腔。
复位装置的类型有复位杆复位装置和弹簧复位装置。
本次设计采用弹簧复位。
3.4冷却系统设计
冷却回路尺寸的确定
冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成形塑件所传导的
热量，使模具成形表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内，并且要做到使冷却介质在回路系统内流动畅通，无泄留部位。
1）、冷却回路所需的总表面积计算
冷却回路所需总面积可按下式计算
A=Mq/3600
（θ1-θ2）
式中
——冷却回路总表面积，
——单位时间内注入模具中树脂的质量，kg/h；
——单位质量树脂在模具所内释放的热量，J·kg，
值查表得4×105J·kg；
——冷却水的表面传热系数，
/（
·k）；
θ1——模具成形表面的温度，ºC；
θ2——冷却水的平均温度，ºC。
2）、冷却水的表面传热系数
可以以下公式计算
=
（pv）0.8/d0.2
式中
——冷却水的表面传热系数，
/（
·k）；
——冷却水在该温度下的密度，kg/m3；
v——冷却水的流速，m/s；
d——冷却水孔直径，m；
——与冷却水温度有关的物理系数。
经查表及计算可得,单位时间内注入模具中树脂的质量
77.76kg/h，为
模具成形表面的温度θ1为50ºC,冷却水的平均温度为25ºC,冷却水在该温度
下的密度
为1000kg/
，冷却水的流速v为2m/s,冷却水孔直径d为0.006m,
为7.95。
所以
=
（
v）0.8/d0.2
=7.95X（1000X2）0.8/0.0060.2
=9673
/（
·k）
A＝（77.76X4X105）/3600X9673X（50-25）＝0.0357
3）、冷却回路的总长度计算
冷却回路总长度可用下式计算
=1000A/πd=1000x0.0357/3.14x6=1.895m
在设计和制造冷却系统的时候一般大于理论数值就可以了,而无需按照计算出来的尺寸来制造。
在设计冷却系统时，应遵循以下原则：
序号
原则
简图及说明
1
冷却水道可设计成单回路或多回路
冷却水道必须是一个回路，使水道中的水循环。
当水道较长时，随着水温的升高，模具的温度不均匀，可设计成多个回路
2
冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大
图a的冷却水道为五个，直径较大，型腔的表面温度较均匀，温度在60～60.5°C之间；图b的冷却水道为两个，直径较小，型腔的表面温度不均匀，温度在53.33～58.38°C之间
3
冷却水道与型腔表面之间的距离应尽量相等
当塑件壁厚较均匀时，冷却水道与型腔表面之间的距离应相等；当塑件壁厚不均匀时，厚的地方，冷却水道与型腔表面之间的距离应近些，冷却水道的间距也应小些。
冷却水道的孔边与型腔表面之间的距离一般应大于10mm，常用12~15mm
4
冷却水道的入口宜选在浇口附近
塑料熔体在填充型腔时，模具的浇口处是最热的部分，距浇口越远的地方温度越低，为了得到等温的型腔表面，冷却水的入口宜选在浇口附近，出口选在熔体流动的末端
5
冷却水道的出、入口温差应尽量小
图a的冷却水道较长，其出、入口温差会加大；图b的冷却水道较短，其出、入口温差会减小。
为了减小出、入口的温差，必要时，要在模具上设置多对冷却水道的出口和入口
3.5导向机构设计
为了保证注射模的准确开模和合模，注射模具必须设置导向机构。
合模导向机构主要有导柱和锥面定位两种形式
导向机构作用：
a、定位作用模具合模时，导向机构可以保证动模和定模的位置正确，以便使型腔的形状和尺寸精确；另外，导向机构在模具的装配过程中也起定位作用，方
便模具的装配和调整。
b、导向作用合模时，模具的导向零件首选接触，引导动、定模准确合模，避免由于某种原因，使得型芯或型腔错误接触而造成的损坏。
c、承受一定的测向压力塑料熔体是以一定的注射压力注入型腔的，型腔的各个方向都承受压力，如果塑件是非对称结构或模具设计成非平衡进料形式，就会产生单边的测向压力，设置导向结构可以承受一定的侧向压力。
本次设计采用导柱导向机构。
设计导柱导向机构式必须注意：
a、导柱应合理均匀地分布在模具分型面的四角，导柱至模具的尺寸来选取，关于导柱的直径的选取和布置的位
升级会员 