肥皂盒注塑模說明書

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　學(xué) 院 機(jī)械工程與力學(xué)學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 </p><p>　　班 級 06機(jī)械國貿(mào) </p><

2、;p>　　學(xué) 號 064095226 </p><p>　　姓　名 王澤勇 </p><p>　　指導(dǎo)教師 李紅林 </p><p>　　完成日期 2010-3-17 </p><p><b&

3、gt;　　目　　　錄</b></p><p>　　1塑件工藝性分析 ………………………………………………… 3</p><p>　　2 模具結(jié)構(gòu)分析 ………………………………………………… 4</p><p>　　2.1工作過程 ………………………………………………… 4</p><p>　　2.2分型

4、面的選擇………………………………………………… 4</p><p>　　2.3型腔數(shù)目和配置……………………………………………… 5</p><p>　　2.4澆注系統(tǒng)設(shè)計 ……………………………………………… 6</p><p>　　2.5成型零部件設(shè)計……………………………………………… 8</p><p>　　

5、2.6脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………… 12</p><p>　　2.7導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計……………………………………………… 14</p><p>　　2.8溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計…………………………………………… 14</p><p><b>　　3.校核</b></p><p>　　3.

6、1鎖模力的校核 …………………………………………… 16</p><p>　　3.2模具厚度校核 …………………………………………… 17</p><p>　　3.3開模行程校核 …………………………………………… 17 </p><p>　　3.4支撐板厚度計算 …………………………………………… 17</p>

7、;<p>　　3.5型腔壁厚的計算和校核……………………………………… 18</p><p>　　4.心得體會 ……………………………………………… 18</p><p><b>　　1塑件工藝性分析</b></p><p><b>　　塑件分析</b></p><

8、p>　　圖1為肥皂盒的上下蓋的外形簡圖，材料選用聚苯乙烯（PS），精度等級為一般精度（4級精度），要求外觀表面光澤、無雜色，無收縮痕跡。</p><p>　　A B</p><p>　　圖1 （A）肥皂盒上蓋 （B）肥皂盒下蓋</p><p><b>　　PS材料的性能</b>&

9、lt;/p><p>　　另外PS具有優(yōu)良的絕緣性能、一定的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性。</p><p>　　PS的成型特性和條件</p><p>　　1)流動性和成型性優(yōu)良，成品率高。</p><p>　　2）容易出現(xiàn)裂紋，故塑件壁厚應(yīng)均勻，脫模斜度不宜過小，塑件不宜有鑲件。塑件結(jié)構(gòu)工藝性</p><p>　　根據(jù)PS的特性，一

10、般制件的壁厚應(yīng)均勻，型腔脫模斜度為35′-1°30′，型芯的脫模斜度為30′-40′。這里取3mm為制品的平均壁厚，外表面的脫模斜度為40′，內(nèi)表面的脫模斜度為30′。</p><p>　　生產(chǎn)批量為5000套，一模上下蓋各一個，即一套。</p><p><b>　　2.模具結(jié)構(gòu)分析</b></p><p>　　圖2 模具結(jié)構(gòu)示意圖&

11、lt;/p><p>　　動模座板 2-頂桿墊板 3，4，13，14-內(nèi)六角圓柱頭螺釘 </p><p>　　5-推桿固定板 6-推桿 7-模腳 8-動模墊板 9-拉料桿 10-動模板</p><p>　　11-定模板 12-定模固定板 15-澆口套 16-澆口固定套 17-導(dǎo)柱套</p><p>　　18-導(dǎo)柱 19

12、-型芯 </p><p><b>　　2.1工作過程</b></p><p>　　開模時，動模板（10）與定模版（11）分離，由于制件因收縮包緊在型芯（19）上和拉料桿（09）對澆注系統(tǒng)凝料的作用，塑料制件留在動模板上 ，當(dāng)移動一定距離（大于制件的高度）后，用推桿（06）將制件推出，最后將澆注系統(tǒng)凝料與制件分離。</p><p>　　合模時，

13、利用復(fù)位桿（20）將推桿固定板頂回以使推桿復(fù)位。</p><p><b>　　2.2分型面的選擇</b></p><p>　　分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜，我們在這里選用與合模方向垂直的分型面。</p><p>　

14、　選擇設(shè)計分型面的基本原則是：分型面應(yīng)選擇在塑件斷面輪廓最大的位置，以便順利脫模。同時在選擇設(shè)計分型面時還應(yīng)考慮以下因素：</p><p>　　1）分型面的選擇應(yīng)便于塑件脫模并簡化模具結(jié)構(gòu)</p><p>　　2）分型面的選擇應(yīng)考慮塑件的技術(shù)要求</p><p>　　3）分型面應(yīng)盡量選擇在不影響塑件外觀的位置</p><p>　　4) 分型面

15、的選擇應(yīng)有利于排氣</p><p>　　5）分型面的選擇應(yīng)有利于模具零件加工</p><p>　　6）分型面的選擇應(yīng)考慮注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)</p><p>　　根據(jù)上述原則，模具的分型面選擇如圖3所示。</p><p><b>　　圖3 模具的分型面</b></p><p>　　2.3型腔數(shù)目和配置

16、</p><p><b>　　型腔數(shù)目的確定</b></p><p>　　為使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證精度，模具設(shè)計時應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有四種：1）、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性能確定型腔數(shù)目；2）、根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目；3）、根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目； 4）、根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。</p><p

17、>　　本例中取型腔數(shù)目為2。</p><p><b>　　型腔的配置</b></p><p>　　多型腔在模板上排列形式通常有圓形、H形、直線形及復(fù)合形等，在設(shè)計時注意以下幾點：</p><p>　　1）盡可能采用平衡式排列，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。</p><p>　　2）型腔布置與澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對稱，以便

18、防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。</p><p>　　3）盡量使型腔排列緊湊，以便減小模具的外形尺寸。</p><p>　　本例中的型腔數(shù)目為2，采用直線對稱式布置。</p><p><b>　　2.4澆注系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴到型腔入口的塑料熔體的流動通道，它由主流道，分流

19、道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)、傳熱、傳壓的情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，其布置和安排影響著成型的難易程度和模具設(shè)計及加工的復(fù)雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計中的主要內(nèi)容之一。</p><p><b>　　主流道設(shè)計</b></p><p>　　主流道是連接噴嘴與分流道的通道，通常和噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，改善料流的速

20、度。</p><p><b>　　圖4 主流道尺寸</b></p><p>　　主要參數(shù)：錐角=2°～3°；內(nèi)表面粗糙度；小端直徑d=噴嘴直徑+(0.5～1)mm；半徑R=噴嘴球面半徑+(1～2)mm；H=(1/3～2/5)R；r=1～3mm。</p><p>　　主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以常設(shè)計成可

21、拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材進(jìn)行單獨的加工和熱處理。常用T8A鋼材制作，并淬火處理到50～55HRC。澆口套、定位圈的結(jié)構(gòu)形式如下圖所示:</p><p>　　圖5 定位環(huán)、澆口套的結(jié)構(gòu)簡圖</p><p><b>　　分流道設(shè)計</b></p><p>　　分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。&l

22、t;/p><p>　　1）分流道的截面形狀：通常分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、U形和六角形等。為減少壓力損失和傳熱損失，我們這里就選用半圓形分流道。 </p><p>　　2）分流道的尺寸：可以根據(jù)塑料的品種來粗略地估計分流道的尺寸D=14mm。 </p><p>　　3）分流道

23、的布置：分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。其布置形式有平衡式與非平衡式兩類，這里選用平衡式的布置方法。</p><p>　　4）分流道與澆口的連接：分流道與澆口的連接處加工成斜面，有利于塑料熔體的流動及充填。</p><p><b>　　冷料穴設(shè)計</b></p><p>　　冷料穴設(shè)置于主流道對面的動模板上。其作用在于存放料流前峰的

24、“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑（14mm），長度約為主流道大端直徑。</p><p><b>　　澆口設(shè)計</b></p><p>　　澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個，一是塑

25、料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。該模具采用點澆口，其有以下特性：</p><p>　　1）提高熔體的剪切速率，從而降低熔體粘度；</p><p>　　2）熔體經(jīng)過小澆口時，強(qiáng)烈摩擦，熔體溫度升高，粘度再次降低；</p><p>　　3）澆口小，便于塑件與冷凝料分離，有利于自動化生產(chǎn)；</p><p>　　4）可以靈活選擇澆

26、口位置。</p><p>　　2.5成型零部件設(shè)計</p><p><b>　　成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　成型零件在工作時與塑料直接接觸，成型塑件。進(jìn)行成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，既要考慮保證獲得合格的塑件，又要便于加工制造，還要注意盡量節(jié)約貴重模具材料，以降低模具成本。</p><p><b>

27、　　凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　凹模又稱型腔，它是成型塑件外部輪廓的零件。有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體式凹模、整體嵌入式凹模、鑲拼組合式凹模，瓣合式凹模等，整體式凹模由整塊材料加工制成，強(qiáng)度高、剛性好，不會使塑件產(chǎn)生拼接縫痕跡，可減少注射模中成型零件的數(shù)量，便于模具裝配，肥皂盒上下蓋屬于小型制件，選用整體式凹模，凹模所用材料為45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后硬度為230-270HBS.</p>

28、<p><b>　　凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　凸模（即型芯）是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？煞菫檎w式和組合式兩種類型。我們根據(jù)凹模的結(jié)構(gòu)形式選擇組合式凸模，它是將凸模單獨加工后與動模板進(jìn)行裝配而成。型芯和動模板所用材料為45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后硬度230-270HBS.</p><p>　　成型零部件的工作尺寸計算</p><

29、;p>　　設(shè)塑件的材料為聚苯乙烯（PS），采用一般精度（4級精度）。查得PS收縮率為0.4%-0.7%，故其平均收縮率為0.55%。因塑件的精度等級為一般精度，故選取模具的制造公差為零件公差的，模具磨損系數(shù)為0.5。</p><p><b>　　下蓋型芯尺寸</b></p><p><b>　　下蓋型芯徑向尺寸圖</b></p>

30、<p>　　其中制品尺寸B1=，B2=，h=</p><p><b>　　上蓋型芯尺寸</b></p><p><b>　　上蓋型芯徑向尺寸圖</b></p><p>　　其中制品尺寸B1=，B2=，h=</p><p><b>　　下蓋型腔尺寸計算</b><

31、;/p><p><b>　　下蓋型腔徑向尺寸圖</b></p><p>　　其中制品尺寸D1=，D2=，H=</p><p><b>　　上蓋型腔尺寸計算</b></p><p><b>　　上蓋型腔徑向尺寸圖</b></p><p>　　其中制品尺寸D1=

32、，D2=，H=</p><p><b>　　2.6脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　脫模機(jī)構(gòu)的類型選擇</b></p><p>　　從模具中推出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。按推出零件對機(jī)構(gòu)分類，可以分為推桿推出、推管推出、推件板推出、推塊推出和多元件聯(lián)合推出等；這里我們采用推桿推出機(jī)構(gòu)。</

33、p><p><b>　　推桿的固定方式</b></p><p><b>　　脫模力計算</b></p><p>　　脫模力是指將塑件從抱緊的型芯上脫出時所需克服的阻力。它主要包括由塑件的收縮引起的塑件與型芯的摩擦阻力和大氣壓力。脫模力的大小與塑件的厚薄及其形狀有關(guān)。薄壁的矩環(huán)形塑件的脫模力計算公式如下：</p>

34、<p>　　式中F——脫模力(N)；</p><p>　　——矩環(huán)形塑件的壁厚(mm)；</p><p>　　S——塑料平均成型收縮率；</p><p>　　l——塑件對形芯的包容長度（mm）；</p><p>　　——型芯的脫模斜度（°）；</p><p>　　f——塑件與形芯之間的摩擦系數(shù)；&

35、lt;/p><p>　　E——塑料的彈性模量(MPa)；</p><p><b>　　——塑料的泊松比；</b></p><p><b>　　——無量綱系數(shù)</b></p><p>　　A——盲孔塑件型芯在垂直脫模方向上投影面積（mm2）</p><p>　　肥皂盒下蓋的的脫模力

36、F1</p><p>　　肥皂盒上蓋的脫模力F2</p><p>　　則脫模力F=F1+F2=68920N</p><p><b>　　推桿尺寸計算</b></p><p>　　這里我們通過壓桿穩(wěn)定公式算頂桿的尺寸。</p><p>　　是安全系數(shù)，??；L是推桿長度（mm）；F是脫模力（N）;n是

37、推桿數(shù)目；E是推桿材料的彈性模量（MPa）。</p><p>　　這里我們?nèi)=10mm</p><p>　　2.7導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　為了保證注射模準(zhǔn)確合模和開模，在注射模中必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。其作用是導(dǎo)向、定位以及承受一定的側(cè)向壓力。</p><p>　　導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種，這里選取導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。&l

38、t;/p><p>　　導(dǎo)柱均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣有足夠的距離，保證模具的強(qiáng)度。為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)套、導(dǎo)柱端部做成錐形，導(dǎo)套的前端倒角。</p><p>　　導(dǎo)柱滑動部分的配合形式按H8/f8，導(dǎo)套外徑的配合按H7/m6。</p><p>　　2.8溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要性</p

39、><p>　　塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以，在模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達(dá)理想的溫度要求。</p><p>　　一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為200℃左右，而塑件從模具型腔中取出時其溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進(jìn)行有效的冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對于熔融黏度低、流動性比較

40、好的塑料，如聚丙烯、有機(jī)玻璃等等，當(dāng)塑件是小型薄壁時，如我們的塑件，則模具可簡單進(jìn)行冷卻或者可利用自然冷卻不設(shè)冷卻系統(tǒng)；當(dāng)塑件是大型的制品時，則需要對模具進(jìn)行人工冷卻。另外如果模溫要求超過80℃時，還需要設(shè)置加熱系統(tǒng)。由于本文選用的材料為PS,模溫要求較低，故僅需要冷卻系統(tǒng)。</p><p><b>　　冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則</b></p><p>　　1）冷卻系統(tǒng)的布

41、置應(yīng)先于脫模機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2）合理地確定冷卻管道的直徑中心距以及與性墻壁的距離</p><p>　　3）降低進(jìn)出水的溫度差</p><p>　　4）澆口處應(yīng)加強(qiáng)冷卻</p><p>　　5）應(yīng)避免將冷卻水道開設(shè)在塑件熔接痕處</p><p>　　6）冷卻水道應(yīng)便于加工和清理</p><

42、p><b>　　冷卻回路布置</b></p><p>　　模具冷卻回路的形式應(yīng)根據(jù)塑件的形狀、型腔內(nèi)溫度分布及澆口位置等情況設(shè)計成不同的形式。通常有型腔冷卻和型芯冷卻兩種回路的結(jié)構(gòu)形式。此處只采用型腔冷卻回路。</p><p><b>　　型腔冷卻回路</b></p><p>　　模具的熱量主要是由型腔帶走的，型腔的

43、冷卻回路選為直通式。結(jié)構(gòu)簡圖10如下圖所示</p><p>　　塑件體積為121，澆注系統(tǒng)凝料的體積為10，總體積為135，選用XS-ZY-500型號的注射成型機(jī)。</p><p>　　XS-ZY-500注射成型機(jī)的技術(shù)規(guī)范</p><p><b>　　3.校核</b></p><p><b>　　3.1鎖模力

44、的校核</b></p><p>　　按F≥KpA分公式校核鎖模力。其中，F(xiàn)為注射機(jī)的最大鎖模力；p為模內(nèi)平均壓力（型腔內(nèi)熔體的平均壓力）；A為所有制品、流道和澆口在分型面上的投影面積之和。K為壓力損耗系數(shù)，一般取1.1-1.2。由于制品材料為PS，屬于中等粘度塑料和有精度要求的制品，查相關(guān)資料得：p為29.6-34.4MPa，取p=30MPa進(jìn)行校核。A分是分型面上的投影面積，經(jīng)計算，得到兩個塑件的投

45、影面積約為24814mm2，澆注系統(tǒng)的投影面積約為685mm2，則兩個制品、流道和澆口在分型面上的投影面積之和A分為25499mm2。</p><p>　　因此：KpA =1.1×30×25499N=842kN</p><p>　　故 F=3500kN≥842kN 滿足要求。</p><p><b>　　3.2模具厚度校核</b

46、></p><p>　　注射機(jī)允許安裝的模具最高厚度為430mm；注射機(jī)允許安裝的模具最小厚</p><p>　　度為150mm。模具實際厚度 H=334mm。</p><p>　　注射機(jī)允許安裝的模具最小厚度≤模具實際厚度H≤注射機(jī)允許安裝的模具最大厚度，故模具厚度滿足要求。</p><p><b>　　3.3開模行程校核&

47、lt;/b></p><p>　　本例注射機(jī)最大開模行程與膜厚無關(guān)。模具為單分型面注射模，可按下式校核： S≥H1+H2+（5-10）mm</p><p>　　其中，注射機(jī)最大開模行程S為500mm；制品的推出距離H1為45mm：制</p><p>　　品的總高度H2為40mm。</p><p>　　H1+H2+（5-10）mm=45m

48、m+40mm+10mm=95mm</p><p>　　顯然，注射機(jī)最大開模行程S≥95mm，模具的開模行程足夠。</p><p>　　通過以上的校核和計算可以選擇XS-ZY-500型號的注射成型機(jī)。</p><p>　　3.4支撐板厚度計算</p><p>　　支撐板即動模墊板雖然不是成型零部件，但其厚度對型腔底部的強(qiáng)度和剛度</p&g

49、t;<p>　　有著直接影響。支撐板厚度的厚度可以通過下面公式計算：</p><p>　　其中，F(xiàn)是動模墊板受的總壓力（N）；A是塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積；B是動模板墊板寬度（mm）；L是支撐塊間距（mm）；p是型腔壓</p><p>　　力，一般取25-45MPa；K是修正系數(shù)，取0.6-0.75。</p><p>　　按上述公式求得的動模

50、墊板厚度h見下表</p><p>　　由A=254.99 故選用h=50滿足要求。 </p><p>　　3.5型腔壁厚的計算和校核</p><p>　　該型腔采用矩形整體式。型腔壁厚由剛度計算：</p><p>　　型腔底板厚由剛度計算：</p><p>　　上面兩式中L為型腔的長度，a為型腔的深度，b型腔的寬度,

51、p為型腔內(nèi)的熔體熔體壓力，這里取30MPa,E為鋼材的彈性模量，取210000MPa， 為允許變形量（mm），對于中粘度的PS取0.05mm。c由L/a決定，c’由L/b決定。</p><p>　　查表得：c=1,c’=0.0254.</p><p>　　計算得上蓋部分的壁厚 ，實際最小壁厚15mm，滿足條件。</p><p>　　下蓋部分的壁厚 ，實際最小壁厚15

52、mm，滿足條件。</p><p>　　型腔底板厚，實際型腔底板厚32mm,滿足條件。</p><p><b>　　4.心得體會</b></p><p>　　本次課程設(shè)計歷時3星期，期間發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處，如模具設(shè)計方面的知識沒有系統(tǒng)化，圖學(xué)方面的一些知識也有點遺忘了。這些使我在設(shè)計模具的過程中，時不時地需要翻閱課本，導(dǎo)致很大程度上影響了設(shè)

53、計的速度，這在以后的講究效率的實踐中是不被允許的，使我強(qiáng)烈地意識到學(xué)好專業(yè)知識，特別是其中的一些基礎(chǔ)知識的重要性。在今后的學(xué)習(xí)和工作中我將更加注重基礎(chǔ)知識的積累，并積極地提高自己實踐方面的能力。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計，我對模具的具體設(shè)計內(nèi)容和步驟有了一定的了解，同時鞏固了模具方面的一些知識，提高了設(shè)計模具的能力。在設(shè)計的過程中得到了同學(xué)和老師的大力幫助，尤其是李老師在很多方面對我進(jìn)行的指導(dǎo)，我的課