肥皂盒盖注射模具设计.docx

1、肥皂盒盖注射模具设计肥皂盒盖注射模具设计 天津大学（高等教育自学考试）毕业设计（论文）说明书 学 院 机械工程学院 专 业 模具设计与制造 姓 名 钱猛 指导教师 秦云、郭颖 2012年 3 月 摘要摘要 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，最终设计出一幅注塑模。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。也就是设计一幅注塑模具

2、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。关键词：注塑模 设计 工艺 ABSTRACT This design is mainly directed against the soap box die design,through the technolohy of plastic parts for analysis and comparison,the final design an injection mold.The design process from the produ

3、ct structure,the structure of the specific die,die casting,mold foring part of the structure,the roof system,cooling system,the choice of injection molding machines and related parameters of the check,have the detailed design,And the establishment of a simple mold processing technology.Through the e

4、ntire ddesign process that the mold plasric parts can achieve this by the requirements of the processing technology.According to Title Designs main task is to soap box injection mold injection molds.Through die design show that the mold to achieve the quality of soap box and processing requirements.

5、At the same time,in the design process,theough access to vast amounts of data,manuals,standards,periodicals,etc.,with materials on the knowledge of the injection mold of the strure(forming parts,casting,direction of the launch,the exhaust system,Die-conditioning)system with the understanding,broaden

6、 the horizons and enrich the knowledge,complete independence for the future die design has accumulated some experience.Key words:injection mold design process 第一章第一章 绪论绪论 模具是现代工业生产的基础工艺装备，在国民经济中占重要地位。在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60%80%的零件都要依靠模具成型。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗.是其它加工方法所不能比拟的。模具又是“

7、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。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。模具工业是国民经济的基础产业，模具工业的发展标志着一个国家上业水平及产品的开发能力，汽车工业中新车型的开发与批量生产，家电工业及日用品工业的产品开发等都与模具行业的发展息息相关，模具技术的应用为我国模具工业的发展起到了重要的推动作用。模具技术已成为技术发展中最具活力、创造效益最高的应用领域。同时，模具工业也普及、应用最成熟的行业之一。模具不是批量生产的产品。它具有单件生产和对特定用户的依赖特性。

8、就模具行业来说，引进国外先进技术，不能采用通常的引进产品许可证和技术转让等方式，而主要是引进已经商品化了的 CAD/CAM/CAE软件和精密加工设备等。新兴的模具 CAD技术很大程度上实现了企业的愿望。近年来，CAD技术的应用越来越普遍和深入，大大缩短了模具设计周期，提高了制模质量和复杂模具的制造能力。塑料注射成型工艺的最大特点是复制，能够复制出所需要的直接或者间接使用的制品，是一种适宜大批量生产的工艺。模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，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。特别是在塑料产品的生产过程中，塑料模具的应用及其广泛，在各类模具中的地位也越来越突出，成为各

9、类模具设计、制造与研究中最具有代表意义的模具之一。而注塑模具已经成为制造塑料制造品的主要手段之一，且发展成为最有前景的模具之一。注射成型是当今市场上最常用、最具前景的塑料成型方法之一，因此注塑模具作为塑料模的一种，就具有很大的发展前景。国内外发展状况:在讨论注塑模设计之前，先要对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发展方向有一个较清晰的了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。首先要对模具有一个整体的认识。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备之一。作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济发展起着不

10、容质疑的作用。具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”;德国则认为是所有工业中的“关键工业”;日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。日本模具产业年产值达到 13000亿日元，远远超过日本机床总产值 9000亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至己超过了新兴的电子工业。在模具工业的总产值中，冲压模具约占 50%，塑料模具约占 33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占 11%。塑料

11、模具工业是随塑料工业的发展而发展的。塑料工业是一门新兴工业。自塑料问世后的几十年以来，由于其原料丰富、制作方便和成本低廉，塑料工业发展很快，它在某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成为各个工业部门不可缺少的材料。目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。特别是在办公设备、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建筑业产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已经向塑料化方向发展。近几年来由于工程塑料制件的强度和精度等得到很大的提高，因而各种工程塑料零件的使用范围正在不断扩大，预计今

12、后随着微型电子计算机的普及和汽车的微型化，塑料制件的使用范围将会越来越大，塑料工业的生产量也将迅速增长，塑料的应用将覆盖国民经济所有部门，尤其在国防和尖端科学技术领域中占有越来越重要的地位。目前，世界的塑料产量已超过有色金属产量的总和。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。在我国，随着国民经济的高速发展，模具工业的

13、发展也十分迅速。1999 年中国大陆制造工业对模具的总市场需求量约为 330亿元，今后几年仍将以每年 10%以上的速度增长。对于大型、精密、复杂、长寿命模具需求的增长将远超过每年 10%的增幅。汽车、摩托车行业的模具需求将占国内模具市场的一半左右。1999 年，国内汽车年产量为 183万辆，保有量为 1500 万辆，预计到 2005 年汽车年产量将达 600 万辆。仅汽车行业就将需要各种塑料件 36万吨，而目前的生产能力仅为 20多万吨，因此发展空间十分广阔。家用电器，如彩电、冰箱、洗衣机、空调等，在国内的市场很大。目前，我国的彩电的年产量己超过 3200万台，电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超

14、过了100 万台。家用电器行业的飞速发展使之对模具的需求量极大。到 2010 年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为 30%，塑料管的普及率将达到 50%，这些都会大大增加对模具的需求量。其它发展较快的行业，如电子、通讯和建筑材料等行业对模具的需求，都将对中国模具工业和技术的发展产生巨大的推动作用。我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向:在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息

15、化、经营国际化方向发展。模具技术的发展趋势主要是：CAD、CAM、CAE的广泛应用及其软件的不断先进和 CADCAMCAE 技术的进一步集成化、一体化、智能化；PDM(产品数据管理)、CAPP(计算机辅助工艺设计管理)、KBE(基于知识工程)、ERP(企业资源管理)、MIS(模具制造管理信息系统)及 Internet 平台等信息网络技术的不断发展和应用；高速、高精加工技术的发展与应用；超精加工、复合加工、先进表面加工和处理技术的发展与应用；快速成型与快速制模(RPRT)技术的发展与应用；热流道技术、精密测量及高速扫描技术、逆向工程及并行工程的发展与应用；模具标准化及模具标准件的发展及进一步推广

16、应用；优质模具材料的研制及正确选用；模具自动加工系统的研制与应用；虚拟技术和纳米技术等的逐步应用。第二章第二章 塑料成型工艺分析塑料成型工艺分析 钙塑件采用注射模，设计的是肥皂盒盖注射模，如下图 2-1：图 2-1 肥皂盖三维图 图 2-2 肥皂盒盖零件图 2.1 塑件原材料分析塑件原材料分析(1)基本特性:该塑件的材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 ABS 粒状或粉状，不透明。使用温度-40100.有良好的机械强度和化学稳定性，不受酸、碱等影响，溶于酮、酯等。不透明，成型的产品光泽较好，易燃烧，具有良好的成型性能和综合力学性能，ABS 的热稳定性差，紫外线作用下容易氧化降解，导致变硬变脆。（

17、2）成型特点:ABS 塑料的温度与熔融黏度的关系比较独特.一般 220-250 度,为适宜加工温度；对于小型,构造简单,厚度大的制件,可以低压,低速 30.要调配好保压压力和保压时间.注射速度.采用中等注射速度效果较好.薄壁时速度要高.(3)结论:ABS 塑料的温度与熔融黏度的关系比较独特.在熔化过程中温度升高时,其熔融黏度实际上降低很少,一般 220-250度,为适宜加工温度，对于 2030g的塑件应采用柱塞式注射机。水敏性强，加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度显著下降现象；注射速度.采用中等注射速度效果较好.薄壁时速度要高.模具温度.一般 75-85度。要求注射量为标定注射量的

18、 50%。2.2 塑件的尺寸与公差塑件的尺寸与公差 2.2.1 塑件的尺寸塑件的尺寸 塑件尺寸的大小受制于以下因素：1.取决于用户的使用要求。2.受制于塑件的流动性。3.受制于塑料熔体在流动充填过程中所受到的结构阻力 2.2.2 塑件尺寸公差标准塑件尺寸公差标准 a)影响塑件尺寸精度的因素主要有：塑料材料的收缩率及其波动。b)塑件结构的复杂程度。c)模具因素（含模具制造、模具磨损及寿命、模具的装配、模具的合模及 d）模具设计的不合理所可能带来的形位误差等）。e)成型工艺因素（模塑成型的温度 T、压力 p、时间 t 及取向、结晶、成型后处理等）。f)成型设备的控制精度等。其中，塑件尺寸精度主要取

19、决于塑料收缩率的波动及模具制造误差。题中没有公差值，则我们按未注公差的尺寸许偏差计算，查表取 MT5。2.3 塑件的表面质量塑件的表面质量 塑件的表面质量包括塑件缺陷、表面光泽性与表面粗糙度，其与模塑成型工艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。模具型腔的表面粗糙度通常应比塑件对应部位的表面粗糙度在数值上要低 1-2级。2.4 结构工艺性分析结构工艺性分析 2.4.1 分析塑件的结构工艺性分析塑件的结构工艺性 该塑件尺寸中等，整体结构较简单，精度要求相对较低，再结合其材料性能，故选一般精度等级：五级。塑件工艺参数：成型时间：注射时间：0s3s 模具温度：2060 保压时

20、间：15s40s 喷嘴温度：180190 冷却时间：15s30s 保压压力：3040Mp 总周期：40s90s 注射压力：60100Mp 结论：由分析可确定为注射成型的模具 2.4.2 塑件工艺性分析塑件工艺性分析 为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面上，而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。塑料熔体通过型腔的侧面或推杆的端部注入型腔，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果.第三章第三章 注射机的选择注射机的选择 3.1 计算塑件的体积计算塑件的体积 V=1202030.956.84cm V1=nv 113.68cm 最

21、大注射量:nV+V1KVP VP(nV+V1)/K76.95 选择注射机 XSZY125 3.2 注射机相关参数注射机相关参数 型号 XS-ZY-125 额定注射量cm 125 螺杆柱塞直径 42 注射压力MPa 120 注射行程 115 注射方式 螺杆式 锁模力KN 900 最大成型面积 320 最大开合模行程 300 模具最大厚度 300 模具最小厚度 200 喷嘴圆弧半径 12 喷嘴孔直径 4 顶出形式 两侧没有顶杆，机械顶出 动定模固定板尺寸 428 458 拉杆空间 260 290 合模方式 液压机械 电动机功率KW 11 螺杆驱动KN 4 加热功率KW 5 机器外形尺寸 3340

22、750 1550 第四章第四章 注射模结构设计注射模结构设计 4.1 分型面的设计分型面的设计 分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。a)分型面应选在塑件外形最大轮廓处。b)便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。c)应保证塑件的精度要求。d)满足塑件的外观质量要求。e)便于模具加工制造。f)考虑对成型面积的影响，避免溢流。g)应有利于排气。h)对侧

23、向抽芯的影响。图 4-1 分型面 4.2 型腔的布局型腔的布局 图 4-2 一模二腔 由于图形比较简单,故所以选用一模二腔:如图 4-2 4.3 浇注系统的设计浇注系统的设计 4.3.1 主流道设计主流道设计 主流道通常设计在模具的浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角 为 2-6，小端直径 d比注射机喷嘴直径大 0.5-1mm，由于小端的前面是断面，其深度为 3-5mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大 1-2mm。（1）主流道尺寸 主流道小端直径 D=注射机喷嘴直径+（0.51）=4+（0.51），取 D

24、=5 主流道球面半径 SR0=注射机喷嘴球头半径+（12）=12+(12)，取 SR0=14（2）主流道衬套的形式 主流道小端入口处于注塑机喷嘴反复接触，属于易损件，对材料要求较严格，因而模具主流道部分设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用幼稚钢材进行单独加工和热处理，常采用碳素工具钢，如 T8A、T10A 等，热处理硬度为50HRC55HRC。（3）主流道衬套的固定 主流道衬套采用四个螺钉均布固定。4-3 主流道形状及其注射机喷嘴的关系 4.3.2 分流道设计分流道设计 分流道是脱浇板下水平的流道，为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、

25、梯形、U形、半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，根据型腔排列方式可知分流道的长度较短,为了便于加工选用 U型为截面型状.U型截面分流道宽度 b可以在 5-10mm 内选取半径 R=0.5b 深度 h=1.25R 斜角 a=5-10度.所以R=4mm h=6mm 4.3.3 浇口套设计浇口套设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。a)浇口的选用 我们采用点浇口：（1）浇口在成形自动切数断，故有利于自动成形。（2）浇口

26、的痕迹不明显，通常不必后加工。（3）浇口之压力损失大，必须高之射出压力。（4）浇口部份易被固化之残锱树脂堵隹。点浇口常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中，也可用于单型腔模具或表面不允许有较大痕迹的塑件。图 4-4 点浇口 b)浇口位置的选用 PE材料的流动性好,可适用于各种浇口,为了不影响外观,简化模局结构确定使用点浇口。浇口如图所示。c)排气的设计 由于本模具属于小型模具，可利用型芯、顶杆、镶拼件、分型面等的间隙排气。4.3.4 冷料穴设计冷料穴设计 冷料穴是浇注系统的结构组成之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体充填的速度，有影响

27、成型塑件的质量，另外还便于在该处设置主流道拉料杆的功能。注射结模具分型时，在拉料杆的作用下，主流道凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外 图 4-5 冷料穴示意图 4.4 成型零部件的结构设计及尺寸计算成型零部件的结构设计及尺寸计算 4.4.1 凹模结构设计凹模结构设计 凹模是成型产品外形的主要部件。其结构特点：随产品的结构和模具的加工方法而变化.图 4-6 凹模 对于形状复杂的型腔，若采用整体式结构，比较难加工。采用组合式的凹模结构。可以使凹模边缘的材料的性能低于凹模的材料，避免了整体式凹模采用一样的材料不经济，组合式凹模简化了复杂凹模的机加工工艺，

28、有利于模具成型零件的热处理和模具的修复，可节省贵重模具材料。整体式是指在整块金属模板上加工而成的，其特点是牢固，不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。不过其缺点是材料浪费，热处理困难，只适用于中小型模具，由于肥皂瓶盖是小型塑件且采用 2型腔模具成型，各单个型腔形状简单，我们采用整体式凹模结构，简单方便，只需在数控铣床上铣内轮廓，便能加工出来。对于本模具是比较理想的选择，型腔结构如图 4-6所示 4.4.2 凸模结构设计凸模结构设计 凸模主要是与凹模结合构成模具的型座腔该塑件型芯的连接固定段制成矩形并用台肩和模板连接固其结构形式如图 4-7所示 图 4-7 凸模 4.4.3 模具设计的有关计算模具

29、设计的有关计算 型腔径向尺寸的计算：型芯径向尺寸的计算 型腔深度尺寸的计算 型芯高度尺寸的计算 M=9.25 4.5 合模导向机构合模导向机构 定位作用、导向作用、承载作用，保持运动平稳作用，锥面定位机构作用。4.5.1 导向、定位机构的总体设计导向、定位机构的总体设计 导向零件应合理的均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形。根据模具的形状和大小，一副模具一般需要 24个导柱。由于本设计中属于小型模具，可以只用四个对称分布的导柱。4.5.2 导柱的结构与设计导柱的结构与设计 导柱的结构形式随模具结构大小及塑件生产批量

30、的不同而不同，主要有运几种形式：台阶式导柱、铆合式导柱、合模销。本设计中，由于模具不大，批量也不大，可以直接采用台阶式导柱，如下图所示：图 4-8 导柱示意图 导柱的长度必须比凸模端面的高度高出 68mm，以免在导柱未导正方向之前凸模行进入型腔，相碰而损坏。此外，导柱长于凸模端面，分模后可按任何有利于操作的位置放在工作台上，而不至于擦伤凸模成型表面，导柱的端部做成锥形，目的是使导柱能顺利地进入导套。导柱的尾部埋在模板内，固定部分按 H7/m6 过渡配合，滑动部分按 H8/f6间隙配合，表面粗糙度可为 Ra0.4m。导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此多采用低碳钢（如20LoM

31、n2B）经渗碳淬火处理，碳素工具钢（T8A、T10A）经淬火处理，硬度为55HRC 以上，或 45 钢经调质，表面淬火、低温回火，硬度55HRC。本设计中，导柱的材料选择为 T8A，硬度在 55HRC 以上。4.5.3 导套的结构与设计导套的结构与设计 注射模常用的标准导套有直导套和带头导套两大类。由于本设计是小型模具，可采用直导套的固定方式，其结构简单，制造方便。为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔最的作成通孔，以利于排出孔内的气体。导套的材料一般与导柱相同，采用 T8A。直导套用 H7/r6过盈配合镶入模板，导套的固定部分的粗糙度为 Ra=0.4m，导向部分粗糙度为 Ra=0.

32、80.4m。4.6 推出机构推出机构 4.6.1 推出机构设计要求推出机构设计要求 1.结构可靠 2.推出位置尽量选在塑件内侧,保证塑件外观良好 3.保证塑件推出时不变形不损坏(a)脱模力作用位置靠近型芯(b)脱模力应作用于塑件刚度及强度最大的部位(c)作用力面积尽可能大 4.尽量使塑件留于动模一侧 塑件留于动模推出机构简单，否则要设计定模推出机构。5.尽量选在垂直壁厚的下方，可以获得较大的顶出力。6.每一副模具的顶杆直径最好是加工成直径相同的，使加工容易。7.圆推杆的顶部不是平面时要防转。8.把塑件推出模具 10mm 左右；如果脱模斜度较大时可以顶出塑件深度的 2/3 就可以了。4.6.2

33、推出机构的选择推出机构的选择 采用推件板推出机构，推件板推出机构是由一块与凸模按一定配合精度相配合的模板和推杆所组成，随着推出机构开始工作，推杆推动推件板，推件板从塑料制件的端面将其从型芯上推出，因此推出力的作用面积大而均匀，推出平稳，塑件上没有推出的痕迹。推出板推出结构也有好多种，由于我们所选注塑机两侧设有顶杆，机械推出。4.6.3 推杆设计推杆设计 1、推杆的位置与布局 a)应设在脱模阻力大的部位，均匀布置。b)应保证塑件被推出时受力均匀，推出平衡，不变形；当塑件各处脱模阻力相同时，则均匀布置；若某个部位脱模阻力特大，则该处应增加推数目。c)推杆应尽可能设在塑件厚壁、凸缘、加强等塑件强度、刚度较大处；当结构特殊，需要推在薄壁处时，可采用盘状推杆以增大接触面积。d)推杆的设置不应影响凸模强度与寿命。当推在端面则距型芯侧壁 1 0.13mm；当推杆设置在型芯内部推在塑件内部时，推杆孔距型芯