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畢業(yè)設計說明書
畢業(yè)設計（論文）
課題名稱： 剃須刀塑料蓋模具設計
專 業(yè)： 模具制造與設 計
班 級：
姓 名：
學 號：
指導教師：
2007年 12月 21日
目 錄
前言 2
一、產(chǎn)品的設計要求 3
二、塑件的工藝
2.1分析塑件使用材料的種類及工藝特征 5
2.2分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性…………………………………………………………….. 5
2.3工藝性分析 6
三、初步確定型腔數(shù)目及排列方式
3.1初步確定型腔數(shù)目…………………………………………………………………… 7
四 注射機的選擇
4.1 塑件體積的計算 8
4.2 注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目 8
4.3估算澆注系統(tǒng)的體積 8
五 澆注系統(tǒng)的設計
5.1主流道的設計 9
5.2 分流道的設計 10
5.3澆口的設計 11
5.4冷料穴的設計 12
5.5排氣系統(tǒng)的設計 12
5.6分型面的選擇設計原則 12
六 模架的選用 13、14
七 成型零部件的設計 15、16
八 導向機構(gòu)的設計
8.1導柱的設計 17
8.2導套的結(jié)構(gòu)設計 18
8.3推出機構(gòu)的設計 19
九 加熱、冷卻系統(tǒng)的設計
9.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量 20
9.2 求冷卻水的體積流量V 20
十 校核
10.1組合式圓形型腔壁厚度的計 ………………………………………………………21
10.2組合式圓形型腔底板厚度的計算 ……………………………………………… 21
10.3注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核……………………………………………………… 21
10.4模具厚度H與注射機閉和高度………………………………………………………… .22
十一開合模過程 …………………………………………………………………………………. 22
結(jié)束語 23
致謝 24
參考文獻 24
剃須刀蓋注射模設計
汽車與機電工程系模具設計與制造
摘要 : 科技的飛速發(fā)展使模具的發(fā)展也進入了一個全新的發(fā)過程。消費類電子產(chǎn)品的更新速度加快和塑料工業(yè)的發(fā)展，必將帶動塑料模具行業(yè)飛速發(fā)展。 CAD/CAM/CAE軟件的廣泛應用使模具的設計與不斷向高精度方向發(fā)展,同時也對模具設計人員提出了更高的要求。
關(guān)鍵詞: 科技 電子產(chǎn)品 模具 CAD/CAM/CAE
前言
隨著社會的不斷進步，人類不斷的創(chuàng)造和發(fā)明，好質(zhì)量、高科技的產(chǎn)品進入我們的生活中，剃須刀是男人不可缺少的工具之一，為了美觀，市場上出現(xiàn)了不同的剃須蓋。根據(jù)市場上出現(xiàn)的剃須蓋，但不容忽視的方面：表面粗糙度以及質(zhì)量問題。
剃須刀也跟著社會的進步而變化著，從手柄式刮剃須刀逐漸改變?yōu)殡妱邮帜笫絾蔚镀㈦p刀片、三刀片剃須刀。剃須刀在使用后為了保持刀片的衛(wèi)生情況，從而需要剃須蓋防止灰塵和細菌進入，為了美觀，市場上出現(xiàn)了不同的剃須蓋。根據(jù)市場上出現(xiàn)的剃須蓋，選擇單刀片剃須蓋為設計對象。（根據(jù)市場上單刀片剃須蓋的觀察以及了解，發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品的脫摸痕跡過于明顯。所以此次設計對該制件在如何脫摸以及脫摸時減少脫摸痕跡為主要研究方向）
一、產(chǎn)品的設計及要求
零件名稱：剃須刀
生產(chǎn)批量：大批量
未注公差?。篗T4精度
要求設計一套模具
圖一（工件圖）
圖二（工件圖）
二 塑件的工藝分析
2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征
該塑件材料選用PS（聚苯乙?。＞哂幸欢ǖ牧W強度，化學穩(wěn)定性及電氣性能都較優(yōu)良，透光性好，著色性佳，并易于成形。它的特點是差不多完全能耐水。缺點是耐熱性較低，性較脆。而且其制品由于內(nèi)應力容易碎裂，僅能于低負荷和不高的溫度(60～75℃)下使用。
聚苯乙稀無色透明、無毒無味，落地時發(fā)出清脆的類似金屬的聲音，密度為1.054 g/cm3。聚苯乙稀的力學性能與聚合方法、相對分子質(zhì)量大小、定向度和雜質(zhì)量有關(guān)。相對分子質(zhì)量越大，機械強度越高。聚苯乙稀有優(yōu)良的電性能（尤其是高頻絕緣性能）和一定的化學穩(wěn)定性。聚苯乙稀能耐堿、硫酸、磷酸、10%~30%的鹽酸、稀酸酸及其他有機酸，當不耐硝酸及氧化劑的作用，對水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的抗蝕能力，能溶于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、酮類和脂類等。聚苯乙稀耐熱性低，熱變形溫度一般在70~98oC，所以只能在不高的溫度下使用。聚苯乙稀質(zhì)地硬而脆，有較高的熱膨脹系數(shù)，因此，限制了它在工程上的應用。進幾十年來，由于有了改性聚苯乙稀和以聚苯乙稀為基體的共聚物，這在一定程度上克服了聚苯乙稀的缺點，又保留了它的優(yōu)點，從而擴大了它的用途。各種儀表外殼，骨架，儀表指示燈，燈罩，汽車燈罩，化工貯酸槽、酸輸送槽(特別如氫氟酸)，化學儀器零件，電訊零件，由于透明度好，可用于制造光學儀器零件及透鏡 。
結(jié)論：聚苯乙稀的流動性和成型性優(yōu)良，故成品率高，但易出現(xiàn)裂紋，所以成型塑件的脫模斜度不宜過小，且推出要均勻；由于熱膨脹系數(shù)高，塑件中不宜有嵌件，否則會因兩者的熱膨脹系數(shù)相差太大而導致開裂，且應注意塑件壁厚應均勻；宜用高料溫、高模溫、低注射壓力成型并延長注射時間，以防止縮孔及變形，降低內(nèi)應力，但料溫過高，則容易出現(xiàn)銀絲；由于流動性好，模具設計中大多采用點澆口形式。
1.無定形料，吸濕性小，不易分解，性脆易裂，熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生內(nèi)應力
2.流動性較好，溢邊值0.03mm左右，防止出飛邊
3.塑件壁厚應均勻，不宜有嵌件，(如有嵌件應預熱)，缺口，尖角，各面應圓滑連接
4.可用螺旋桿或柱塞式注射機加工，噴嘴可用直通式或自鎖式
5.宜用高料溫，模溫、低注射壓力，延長注射時間有利于降低內(nèi)應力，防止縮孔、變形(尤其對厚壁塑件)，但料溫高易出銀絲，料溫低或脫模劑多則透明性差
6.可采用各種形式澆口，澆口與塑件應圓弧連接，防止去除澆口時損壞塑件，脫模斜度宜取2°以上，頂出均勻以防止脫模不良發(fā)生開裂、變形，可用熱澆道結(jié)構(gòu)
流道和澆口
所有常規(guī)的澆口都可以使用。如果加工較小的部件，最好使用針尖型澆口或潛入式澆口；
對于較厚的部件，最好使用扇形澆口。針尖型澆口或潛入式澆口的最小直徑應為1mm；扇形
澆口的厚度不能小于1mm。
2.2 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性
1）該塑件尺寸較小，除內(nèi)表面帶有小塊特征外，其他結(jié)構(gòu)比較簡單，復雜程度不高。
2）尺寸精度分析 該件特殊要求尺寸有（單位均為mm）：
型腔：、
型芯：、、、、、、
還有部分尺寸較小，對模具設計與制造沒有太大影響，可忽略不計。
3) 表面質(zhì)量分析 該塑件表面要求美觀、無斑點、無熔接痕，而且表面質(zhì)量要求比較光滑，故要對模具表面進行拋光外理。
2.3 工藝性分析
為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用側(cè)澆口進料，塑料熔體通過型腔的側(cè)面的底部注入型腔。查表和參考工廠實際應用的情況，聚丙稀的成型工藝參數(shù)可作如下選擇。試模時，可根據(jù)實際情況作適當調(diào)整。
注射成型機類型：柱塞式
密度（g/cm3）：1.04~1.06
計算收縮率：0.6~0.8
預熱/溫度：60~75
預熱/時間：2
注射壓力（Mpa）：60~110
適用注射機類型：螺桿、柱塞均可
后處理/方法：紅外線燈、鼓風洪箱
后處理/溫度（oC）70
后處理/時間（H）2~4
注射速度：為避免材料降解，一般要用相當?shù)氐淖⑸渌俣取?
PS塑料成型工藝參數(shù)：
工藝參數(shù)
規(guī)格
工藝參數(shù)
規(guī)格
預熱和干燥
溫度t/℃
60~75
注射壓力p/Mpa
60~110
時間 τ/h
2
料筒溫度t/℃
后段
140~160
成型時間τ/s
注射時間
15~45
高壓時間
0~3
中段
冷卻時間
15~60
前段
170~190
總周期
40~120
模具溫度t/℃
32~65
螺桿轉(zhuǎn)速n/（r·）
48
三 初步確定型腔數(shù)目及排列方式
3.1初步確定型腔數(shù)目
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度要求，采用組合式型腔，一模四腔，設計型腔排列如下：
圖3.1 型腔分布圖
這樣設計有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡，模具設計簡單，模具加工方便，有利于脫模，減少模具厚度，但是分流道較長，塑料熔體填充較難。
四 注射機的選擇
4.1 塑件體積的計算
根據(jù)零件的三維模型，利用三維軟件直接查詢到塑件的體積為1784.5 mm
塑件總體積： ≈1784.5 cmx4=7138mm
塑件重量：M=7138x1.04g≈7.4g
4.2按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目
根據(jù) （4-1）
得 (4-2)
注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8;
注射機最大注射量，cmз或g;
澆注系統(tǒng)凝料量，cmз或g；
單個塑件體積或質(zhì)量，cmз或g；
4.3估算澆注系統(tǒng)的體積
圖4.1 澆注系統(tǒng)示意圖
經(jīng)估算澆注系統(tǒng)體積得=8.2cm
4.4==19.125cmз
4.5考慮其尺寸、注射時所需壓力和工廠現(xiàn)有設備等情況，初步選用注射機為XS-ZY-125。
注射機參數(shù)：
螺桿（注塞）直徑（mm）：42
額定注射量（）：125
注射壓力（）：120
注射行程（mm）：115
注射方式：螺桿式
允許模具最大厚度（mm）：300
允許模具最小厚度（mm）：200
鎖模力（KN）：900
最大成型面積（）：320
最大開合模行程（mm）：300
噴嘴圓弧半徑（mm）：12
噴嘴孔直徑（mm）：4
動、定模固定板尺寸（mm）：428*458
拉桿空間（mm）：260*290
合模方式：液壓-機械
液壓流量（L/min）：100、12
液壓壓力 （）：6.5
電動機功(KN):11
螺桿驅(qū)動(KN):4
加熱功率(KN):5
機器外形尺寸（mm）：3 340*750*1 550
五 澆注系統(tǒng)的設計
5.1主流道的設計
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具處到分流道為止的塑料熔體的流動通道。
根據(jù)選用的XS-ZY-125型號注射機的相關(guān)尺寸得
噴嘴前端孔徑：；
噴嘴前端球面半徑：；
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系
取主流道球面半徑：
取主流道小端直徑：
為了便于將凝料從主流道拔出，將主流道設計成圓錐形，其斜度為2-6度，經(jīng)換算得主流道大端直徑約為。
圖5.1 主流道示意圖
5.2 分流道的設計
分流道的形狀及尺寸，應根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復雜程度、注射速率、分流道長度等因素來確定。本塑件的形狀不算復雜，但一模四腔的設計，分流道較長，使熔料填充型腔比較難，因此選用截面形狀為梯形分流道，在查表的基礎上結(jié)合實際加工經(jīng)驗，設計分流道如下（分流道表面粗糙度 ）：
圖5.2 分流道示意圖
各級分流道截面如下：
圖5.3 分流道截面示意圖
5.3澆口的設計
根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應盡量開設在塑件壁厚較厚處。
我本次設計根據(jù)剃須刀外形要求，將澆口設計在組合式型腔底端，這樣既對剃須刀外形沒有太大影響，又方便加工。澆口設計如圖：
圖5.4 澆口示意圖
5.4冷料穴的設計
冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體填充的速度，又影響成型塑件的質(zhì)量，另外還便于在該處設置主流道拉料桿的功能。注射結(jié)束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機構(gòu)開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出。
圖5.4 冷料穴示意圖
5.5排氣系統(tǒng)的設計
利用配合間隙排氣是最常見也是最經(jīng)濟的，更具有使用性
5.6分型面的選擇設計原則
模具設計中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。
1） 分型面應選在塑件外形最大輪廓處；
2） 分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模；
3） 分型面的選擇應保證塑件的精度要求；
4） 分型面的選擇應滿足塑件的外觀質(zhì)量要求；
5） 分型面的選擇要便于模具的加工制造；
6） 分型面的選擇應有利于排氣；
7） 分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上投影面積的大小。
該塑件為圓形類工件，選擇分型面要充分考慮分型推出制件質(zhì)量，經(jīng)綜合考慮選擇下圖所示的分型面較為合適,這樣既可降低模具的復雜程度,減少模具加工難度降低成本又便于成型后推出制件。 其分型面如圖
圖5.5 分型面示意圖
六 模架的選用
根據(jù)制件的特性選擇標準模架如下：選用A2型
圖6.1 模架模型圖
七 成型零部件的設計
7.1型腔
根據(jù)制件成型特點，采用組合式型腔結(jié)構(gòu)，并且把澆口設計在型腔底部。該結(jié)構(gòu)廣泛應用于中小型塑件的模具中。加工方法可采用普通機加工、數(shù)控機床、電火花、電鑄成型等方法。將一個整體型腔嵌入到型腔固定板中，嵌入的型腔材料可用低碳鋼或低碳合金鋼，滲碳淬火后拋光。
7.2型腔
型芯是用來成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件。本模具中型芯采用組合式型芯結(jié)構(gòu)。由于采用先抽芯后脫模結(jié)構(gòu)保證質(zhì)量。
7.3型腔、型芯工作尺寸計算
PS塑料的收縮率是0.6%--0.8%
平均收縮率: =（0.8%--0.6%）/2=0.7%
型腔內(nèi)徑： (7-1)
型腔深度： (7-2)
型芯外徑： (7-3)
型芯深度： (7-4)
7.4螺紋型芯尺寸計算
大徑： (7-5)
中徑： (7-6)
小徑： (7-7)
深度： (7-8)
螺距：± (7-9)
型腔徑向尺寸（mm ）;
- 塑件外形基本尺寸（mm）;
-塑件平均收縮率；
-塑件公差（參考文獻[4]）
-成形零件制造公差，一般取1/4—1/6；
-塑件內(nèi)形基本尺寸（ mm）;
-型芯徑向尺寸（mm）;
-型腔深度（mm）；
-塑件高度（mm）
-型芯高度（mm）；
-塑件孔深基本尺寸（mm）；
型芯、型腔尺寸計算
類型
基本尺寸/mm
公差值/mm
計算公式
平均收縮率
計算結(jié)果
型腔徑向尺寸
38
0.26
0.7%
38.08
型腔軸向尺寸
14
0.20
13.95
型芯徑向尺寸
36
0.26
36.45
30
0.24
30.39
7.5
0.16
7.67
7
0.16
7.17
6.5
0.16
6.67
型芯軸向尺寸
4
0.14
4.13
2
0.12
2.10
八 導向機構(gòu)的設計
導向機構(gòu)的作用：1）定位作用；2）導向作用；3）承受一定的側(cè)向壓力
8.1導柱的設計
8.1.1長度 導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出8—12 cm，以免出現(xiàn)導柱末導正方向而型芯先進入型腔的情況。
8.1.2形狀 導柱前端應做成錐臺形，以使導柱能順利地進入導向孔。
8.1.3材料 導柱應具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理），硬度為50—55HRC。
8.2導套的結(jié)構(gòu)設計
8.2.1材料 用與導柱相同的材料制造導套，其硬度應略低與導柱硬度，這樣可以減輕磨損，一防止導柱或?qū)桌?
8.2.2形狀 為使導柱順利進入導套，導套的前端應倒圓角。導向孔作成通孔，以利于排出孔內(nèi)的空氣。
圖8-1帶頭導柱
圖8-2 帶頭導套
8.3推出機構(gòu)的設計
采用推桿推出，推桿截面為圓形，推桿推出動作靈活可靠，推桿損壞后也便于
更換。
推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，塑件各處的脫模阻力相同時需均勻布
置，以保證塑件推出時受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據(jù)推桿本身的剛度和
強度要求，采用四根推桿推出。推桿裝入模具后，起端面還應與型腔底面平齊或高
出型腔0.05—0.1cm.
8.3.1推件力的計算
查《塑料模具技術(shù)手冊》得，對于橫截面為圓環(huán)時，所需脫模力（Q）：
(8-1)
式中 E—塑料的拉伸模量（），由《塑料模具技術(shù)手冊》表3—29查找；
--塑料成型平均收縮率（%），由《塑料模具技術(shù)手冊》表3—29查找；
t—塑件的平均壁厚（mm）；
--塑件包容型芯的長度（mm）；
--塑料的泊松比，由《塑料模具技術(shù)手冊》表3—29查找；
--由和決定的無因次數(shù)，由《塑料模具技術(shù)手冊》表3—30查找；
--塑件與鋼材之間的磨擦系數(shù)，由《塑料模具技術(shù)手冊》表3—29查找；
--脫模斜度；
B—塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積（），當塑件底部上有通孔時，10B項應視為零；
8.3.2 推桿的設計
①推桿的強度計算 查《塑料模技術(shù)手冊》得
(8-2)
d——圓形推桿直徑(mm)
——安全系數(shù)，通常取=1.5；
L——推桿長度(mm)
n——推桿數(shù)量
E——推桿材料的彈性模量()
Q——總脫模力
取。
②推桿壓力校核 查《塑料模設計手冊》式5-98
= (8-3)
取320N/mm2
< 推桿應力合格，硬度HRC50～65
九 加熱、冷卻系統(tǒng)的設計
本塑件在注射成型機時不要求有太高的模溫因而在模具上可不設加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設計算計。
設定模具平均工作溫度為，用常溫的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為。
9.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量
查表3-26得PS的單位流量為
得
=1.7J/kg
9.2 求冷卻水的體積流量V
由式3-41得：
(9-1)
查表3-27可知所需的冷卻水管直徑較小。
由上述可知，設計冷卻水道直徑為6mm符合要求。
十 校核
10.1 組合式圓形型腔壁厚度的計算
10.1.1按強度條件計算
(10-1)
式中 --型腔內(nèi)塑料熔體壓力（）；
r--型腔內(nèi)半徑（mm）;
--模具材料的許用應力，45鋼=160，一般常用模具鋼=200；
校核條件成立
10.2組合式圓形型腔底板厚度的計算
10.2.1按強度條件計算
組合式圓形型腔底板可視為周邊固定的圓板，在型腔內(nèi)熔體壓力作用下，最大繞度亦產(chǎn)生在底板中心，其數(shù)值為：
(10-2)
式中 --型腔內(nèi)塑料熔體壓力（）
r--型腔內(nèi)半徑（mm）;
--模具材料的許用應力，45鋼=160，一般常用模具鋼=200；
由于實際型腔底板厚度遠大與9.4mm 所以校核條件成立
10.3注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核
（1）最大注射量的校核
根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，注射機的實際注射量最好在注射機的最大注射量的80%以內(nèi)。當注射機最大注射量以容積標定時，按式（3—7）校核：
(10-3)
式中：——注射機的最大注射量（）；
——注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；
V——塑件的總體積（包括塑件，澆注系統(tǒng)凝料）。
0.8x131=10537.75 合格
（2）鎖模力與注射壓力的校核
（N）(10-4)
--注射時型腔壓力 ；
--注射壓力 ；
--壓力損耗系數(shù)，一般取0.25~0.5之間；
--塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積（）；
--安全系數(shù)，通常取1.1~1.2；
--注射機額定鎖模力，XS-ZY-125 型塑料注射成型機額定鎖模力為900
根據(jù)三維計算得
符合條件
故選 XS-ZY-125型塑料注射成型機成立
10.4模具厚度H與注射機閉和高度
模具厚度H必須滿足
故滿足要求
注射機開模行程應大于模具開模時，取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模距離
即滿足下式
(10-4)
式中 --注射機最大開模行程，mm；
--推出距離（脫模距），mm；
--包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm；
條件成立
十一 開合模過程
開模時，定模板6與型芯固定板5分離，塑件包緊型芯主流道和塑件一起從定模板中托出，再通過14推桿把塑件從型芯中托出分離合模時，由于導柱11和復位桿13的作用使模架閉合。
十二 參考文獻
1．《塑料模具設計手冊》．第1版．劉昌祺主編．北京：機械工業(yè)出版社，1999年
2．《精通PRO/E中文野火版模具設計》. 李軍主編. 北京: 中國青年出版社, 2004年
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6.《機械制圖》.李澄,吳天生,聞百橋主編.北京:高等教育出版社,1997
7.《實用模具設計與制造手冊》許發(fā)樾主編..北京：機械工業(yè)出版社，2002
8.《模具材料及表面處理》.吳兆祥主編..北京:機械出版社,2000
9.《互換性與測量技術(shù)基礎》陳于萍主編..北京:機械工業(yè)出版社,2001
10.《塑料模具技術(shù)手冊》，北京:機械工業(yè)出版社,2001
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