166 肥皂盒模具的設計
166 肥皂盒模具的設計,肥皂盒,模具,設計
浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書1一 摘要肥皂盒在我們的生活中非常的普遍，幾乎每家都要用到。市場上也有各種各樣的肥皂盒，形狀各異，有些是把肥皂盒做成水果造型，有些是動植物造型，來吸引顧客的目光，以引發(fā)人們的購買欲。此次設計的肥皂盒的結構較簡單，但在設計時考慮其應用,還相應的做了些曲面,所以曲面結構較多,計算也就較多.在生活中,我們把肥皂放在盒上的時候，常常會因肥皂盒內(nèi)積水而使肥皂軟化掉，這樣就會降低肥皂的使用壽命。也有些肥皂盒在下蓋底部打孔，使水容易流出，但是這類肥皂盒的缺點是，會因下面漏水，把房間里弄的濕濕的。此次設計的肥皂盒是在上蓋上打孔，肥皂放在上蓋上，這樣水會沿孔斜度往下蓋流，水積在下蓋里，上下蓋之間有一定的距離保證一定的時間里水不會滿到上蓋的肥皂上，積水手動倒掉即可，這樣即保證了肥皂的利用率，又保證了房間的清潔。其設計方案通過Pro/E 建模如圖 1.1 和 1.2。-42 HRC圖 1.1 肥皂盒整體外型圖圖 1.2 肥皂盒整體結構分開模型圖優(yōu)點是：結構簡單，提高肥皂的使用壽命；缺點是:積在下蓋的積水需人工手動倒出。此次設計是以上蓋為主，下蓋為輔。在上蓋的設計中主要要解決以下幾個問題：1、肥皂放在上蓋上時，以點接觸，設計六個橢圓突出,支撐肥皂，使肥皂和盒子之間以點接觸；2、上蓋上還要開一個槽，使水可以沿著曲面流人下蓋；3、設計澆口時要注意上蓋上表面的精度，不能在表面上留有印痕；4、在設計推出機構時要注意推桿放置的位置，放在下表面，不能影響上表面的表面精度；5、在開模時需保證塑件留在型腔上，用推桿頂出。設計中，輔以下蓋的裝配圖。關鍵詞：復位機構，脫模機構，澆口，浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書2二 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 ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物） 。ABS 有良好的耐化學腐蝕及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。ABS 無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為 1.02~1.05g/cm3。ABS 有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿和酸類對 ABS 幾乎無影響。ABS 不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。ABS 的缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70oC 左右，熱變形溫度為 93oC 左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā)脆。ABS 在升溫時粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS 易吸水，成型加工前應進行干燥處理；ABS 易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應注意盡量少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。2.2 分析塑件的結構工藝性該塑件尺寸中等，整體結構較簡單，卻帶有曲面特征。上蓋上表面有六個橢圓突出，與下蓋配合的邊緣部分也是曲面相接，上蓋的上表面的表面精度要求較高，下表面為非工作面，精度要求相對較低，再結合其材料性能，故選一般精度等級：五級。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潛伏式澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面上，而澆口卻斜向開設在模具的隱蔽處。塑料熔體通過型腔的側面或推桿的端部注入型腔，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質量與美觀效果。塑件的工藝參數(shù)：模具溫度： 507/C?:注射壓力： 9MPa保壓力： 注射時間： 3s保壓時間： 150:冷卻時間：成型周期： 47三 初步確定型腔數(shù)目3.1 初步確定型腔數(shù)目根據(jù)塑件的結構及尺寸精度要求采用一模兩腔。圖 3.1 型腔分布圖浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書3四 注射機的選擇4.1 塑件體積的計算按照圖 1 塑件所示尺寸近似計塑件體積： (28.71/0586.9/102.5)V????37.623410)???≈26cmз1塑件質量： g=26.91g26.05M??4.2 按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目根據(jù) （4-1）1pkmn??得 (4-2)1p??注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8;k?注射機最大注射量，cmз 或 g; pm澆注系統(tǒng)凝料量，cmз 或 g；1單個塑件體積或質量，cmз 或 g；?4.3 估算澆注系統(tǒng)的體積，其初步設定方案如下 圖 4.1 澆注系統(tǒng)示意圖22234.8()504134v???????2164??10.1cmз?浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書44.4 31260.17.8pnmcmk?????查表文獻 4、2 得選用 XS-ZY-125 型號注射機五 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 塑料熔體 流動通道根據(jù)選用的 XS-ZY-125 型號注射機的相關尺寸得噴嘴前端孔徑： ；04dm?噴嘴前端球面半徑： ；12R根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系??0.51dm??:取主流道球面半徑： ；3R取主流道小端直徑： ；為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設計成圓錐形，起斜度為 ，取其值為 ，26?:3?經(jīng)換算得主流道大端直徑為 7.6?圖 5.1 主流道示意圖5.2 分流道的設計分流道選用圓形截面：直徑 D=10cmз浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書5圖 5.2 分流道示意圖流道表面粗糙度 1.6aRm??5.3 分型面的選擇設計原則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。其分型面如圖 5.3浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書6圖 5 .3 分型面示意圖5.4 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，澆口應開設在塑件壁厚處等要求澆口設計如圖 5.4圖 5.4 澆口示意圖5.5 冷料穴的設計冷料穴是澆注系統(tǒng)的結構組成之一。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充填的速度，有影響成型塑件的質量，另外還便于在該處設置主流道拉料桿的功能。注射結束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機構開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。其設計如下圖（Z 字型）浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書7圖 5.4 冷料穴示意圖5.6 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。六 確定主要零件結構尺寸 選模架模架的選擇，圖 6.1圖 6.1 模架模型圖浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書8七 成型零部件的設計7.1 型腔、型芯工作尺寸計算ABS 塑料的收縮率是 0.3%--0.8%平均收縮率: =（0.3%--0.8%）/2=0.55% Q平型腔內(nèi)徑： (7-1)34D?????平模 （ ）型腔深度： (7-2)2H平模 （ ）型芯外徑： (7-3)dQ??-平模 （ ）型芯深度： (7-4)3h??-平模 （ ）型腔徑向尺寸（mm ）;D?模- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收縮率；Q平-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）;d-型芯徑向尺寸（mm）;模-型腔深度（mm） ；H模-塑件高度（mm）-型芯高度（mm） ；h模-塑件孔深基本尺寸（mm） ；7.1.1 型腔尺寸計算基本尺寸/mm 公差值/mm 計算100 0.44 10.40.310 23(0.5%.)D????????4 0.14 10.4.084 3(..)???30 0.24 10.240.530 13(0.5.)D?????????104 0.5 10.50.324104 197(.%)???浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書9324 1.2 1.21.824324 003(0.5%)3D????????6 0.14 1.40.36 07(..)6???80 0.38 1.380.245480 01(.5.)D????????25.5 0.24 .240.225. 04(..%.)H????6 0.14 1.40.256 062(0..)3????????29 0.24 1.240.429 02(.5.)9L????14 0.20 1.20.3414 083(0.%.)????????26 0.24 1.240.5326 07(.5.)6L????12 0.18 1.80.14412 0593(0..)?????????106 0.5 1.0.34106 028(.5%)6L???7.1.2 型芯的尺寸計算基本尺寸/mm 公差值/mm 計算96 0.44 10.40.8696 753(0.5.)9d???????34 0.26 10.260.38434 15(.%.)???104 0.5 10.51.0754104 93(0.5)d???????320 1.2 1.20.64320 03(.)???浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書106 0.14 10.4.16 053(0.5%.)6d???????80 0.38 1.380.73480 065(..)???25.5 0.24 10.240.325.(.5..)d????????8 0.16 10.6.15483(0.%.)8h???12 0.18 10.80.246412 1(.5.)l ???????27 0.24 10.240.39273(0..)7l ???10 0.18 10.80.235410 19(.5%.)l ???????24 0.24 10.240.37224 13(0..)l ???110 0.5 10.51.05410 98(.5)l ???????八 導向機構的設計導向機構的作用：1）定位作用；2）導向作用；3）承受一定的側向壓力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 導套的結構設計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，一防止導柱或導套拉毛。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。8.3 推出機構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浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書11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搞出型腔 0.05—0.1cm.8.3.1推件力的計算對于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計算，并確定其脫模力（Q）：(8-1)??cosinLhpf???式中 --型芯或凸模被包緊部分的斷面周長（cm）;L--被包緊部分的深度（cm）;h--由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般取p；7.81MPa:--磨擦系數(shù)，一般取 ；f0.12:--脫模斜度 ；????=406.4mm157.324.9L???mmh??06..510.cos2inQmMPa????得 821N8.3.2 推桿的設計①推桿的 強度計算 查《塑料模設計手冊之二》由式5-97得d=（ ） (8-2) QEn?32l64??41d——圓形推桿直徑cm——推桿長度系數(shù)≈0.7?l——推桿長度cmn——推桿數(shù)量E——推桿材料的彈性模量N/ (鋼的彈性模量E=2.1 107N/ )2cm?2cmQ——總脫模力 12437640.18.0.35.1d??????????取 。5②推桿 壓力校核 查《塑料模設計手冊》式5-98= (8-3)?sdnQ??24取320N/mm2s?浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書1222481.63.5/Nm????< 推桿應力合格，硬度HRC50～65s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，其出口溫度為60/C?20/?。30/C?9.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量 1Q查表 3-26 得 ABS 的單位流量為 4350/Jkg?得 12.6W?= 49.0/Jkg9.2 求冷卻水的體積流量 V由式 3-41 得： (9-1)1(2)QCpt??????4 339.0/60.14/min.7????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 8 符合要求。十 校核10.1 整體式圓形型腔壁厚度的計算10.1.1 按剛度條件計算設想用通過型腔軸線的兩平面截面取側壁，得到一個單位寬度長條，該長條可以看作一個一端固定、一端外伸的懸臂梁， 。由于長條的寬度取得很小，梁的截面可近似視為矩形。由于該梁承受均勻分布載荷，故最大饒度產(chǎn)生在外伸一端，起值為：(10-1)44max382phEJls??式中 --型腔材料彈性模量；E浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書13--梁的慣性矩，其中， ；J312lsJ?s—側壁厚度。應使 ，則取 為一單位寬度，可求得：??max??l(10-2)??44331.51.5phphsEl????得43520.. 8.?校核條件成立10.2 整體式圓形型腔底板厚度的計算10.2.1 按剛度條件計算 整體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，最大饒度亦產(chǎn)生在底板中心，其數(shù)值為：(10-3)4max30.175prEh??應使 ，則??ax???430.56prh??得 2.9校核條件成立10.3 注射機有關工藝參數(shù)的校核1）鎖模力與注射壓力的校核(10-4)1()FpnA??--注射時型腔壓力 查參考文獻得 30MPap--塑件在分型面上的投影面積（ ）A2cm--澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（ ）1--注射機額定鎖模力，按 GB XS-ZY-125 型注射機額定鎖模力為 900F kN?? ??2 2 28.7916.4314550230.93680360A???????????得 .cm' 28114?浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書14得 ' 21.4Acm???' 23058.361.4FMPacm??得 '7.kN符合條件'90??故選 XS-ZF-125 注射機成立10.4 模具厚度 H 與注射機閉和高度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(10-5)??1250S??:式中 --注射機最大開模行程，mm；--推出距離（脫模聚居） ，mm；1H--包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm；2??4.50.58102kSm?????條件成立3m??十一 結束語通過這五個星期以來的畢業(yè)設計工作，不僅是對我三年來學習的總結和回顧，同時也讓我深深體會到自身存在的許多不足之處，這也是今后在社會上學習的一種動力，我將會不斷地學習，不斷的充實自己。至此，感謝學校，感謝老師們在這三年里對我的諄諄教導，讓我充實的度過了這三年的大學生活，你們的教誨將是我最寶貴的財富。最后，感謝我的指導老師譚小紅老師對我的畢業(yè)設計的悉心指導和耐心幫教。十二 參考文獻[1]屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設計》.北京:高等教育出版社,2001[2]李澄,吳天生,聞百橋主編.《機械制圖》.北京:高等教育出版社,1997[3]《塑料模設計手冊》編寫組主編.《塑料模設計手冊》(第二版). 北京:機械工業(yè)出版社,2002[4]許發(fā)樾主編.《實用模具設計與制造手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，2002[5]吳兆祥主編.《模具材料及表面處理》.北京:機械出版社,2000浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書15[6]陳于萍主編.《互換性與測量技術基礎》.北京:機械工業(yè)出版社,2001[7]馮炳堯，韓泰榮，將文森主編《模具設計與制造簡明手冊》，上?？茖W技術浙江工貿(mào)職業(yè)技術學院汽車與機電工程系畢業(yè)設計（論文）任務書課題名稱： 肥皂盒模具的設計 專 業(yè)： 模具設計與制造 班 級： 03（1）班 姓 名： 張 慧 學 號： 17 號 指導教師： 譚 小 紅 2006 年 3 月 14 日浙江工貿(mào)職業(yè)技術學院汽車與機電工程系畢業(yè)設計（論文）任務書1、課題內(nèi)容與要求市場的香皂盒五花八門，要求調(diào)查現(xiàn)有肥皂盒的優(yōu)缺點，對現(xiàn)有的肥皂盒進行改進， 設計出更加合理，更加美觀的肥皂盒模具。要求：1. 自行設計制品的外觀與尺寸2. 模具裝配圖、所有零件的零件圖3．畢業(yè)設計說明書一份4．答辯課件2、課題參考文獻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3．《塑料模設計及制造》．李學鋒主編．北京：機械工業(yè)出版社，2001 年 4．《模具設計與制造實訓教程》．李學鋒主編．北京：化學工業(yè)出版社，2004 年5．有關模具設計的網(wǎng)絡 http://www.mould.net.cn /www.mouldjob.com www.hotmold.com 等等3、課題任務進度安排第 3-4 周 開題報告第 5-9 周 畢業(yè)設計第 10 周 答辯具體情況結合個人工作安排。教研室主任意見： 教研室主任（簽名）：年 月 日浙江工貿(mào)職業(yè)技術學院汽車與機電工程系畢業(yè)設計（論文）開題報告課題名稱： 肥 皂 盒 專 業(yè)： 模具設計與制造 班 級： 03 （1） 班 姓 名： 張 慧 學 號： 17 號 指導教師： 潭 小 紅 2006 年 03 月 14 日浙江工貿(mào)職業(yè)技術學院汽車與機電工程系畢業(yè)設計開題報告1、課題研究的現(xiàn)狀和意義目前市場上的很多肥皂盒五花八門，種類繁多，想盡辦法吸引人們的眼球。具體 說來，一、注重外觀設計很多都是注重于外觀設計的，把肥皂盒做成水果動植物造型，還有的就是解決普通肥皂盒的和多問題。比如一般的肥皂盒裝點水，肥皂就會發(fā)粘，不容易取出來。大多數(shù)的肥皂盒利用杠桿原理發(fā)明了方便肥皂盒。打開肥皂盒，肥皂就會立起來。它和同類產(chǎn)品相比，技術 上要先進一些。二、解決技術問題還有的就是解決肥皂盒排水的問題，就是直接在盒底鉆排水孔，但肥皂水直接流到臺上或地上。如圖 所示 這款肥皂盒分 為兩部分，片狀螺旋支撐物和肥皂盒。螺旋支撐物可壓進盒內(nèi)，要取出時反向操作，減少肥皂與盒的接觸面積，余液也可 順螺旋支撐物流下盒內(nèi)。三、功能集成還有就是肥皂盒功能的集成，將牙膏、牙刷和香皂通天放到它的大腦袋里面，從此浴室整潔又漂亮。本文的設計也是基于肥皂盒排水問題對普通肥皂盒提出改進。試圖設計出更受市場歡迎的肥皂盒模具2、課題要解決的問題或研究的基本內(nèi)容我本次設計題目為“肥皂盒上蓋” ，肥皂盒應用相當廣泛，幾乎每個家庭都會用，所以對此的設計就尤為重要。據(jù)調(diào)查了解，許多肥皂盒外型確實相當好看，可是模具設計較困難，所以成本高，市場價格也相當?shù)母?，?；另外有些顏色色澤較差，而且肥皂盒內(nèi)易積水，肥皂也就易軟化，如 。我本次設計主要以解決易積水肥皂軟化縮短壽命的問題。我設計的肥皂盒是肥皂放在上蓋上，上面有些突出，以使肥皂和盒之間以點接觸，使水易流出。流出的水通過斜度和蓋底孔流入下蓋沉積，下蓋和上蓋底孔有一段距離，積水不能與肥皂接觸，這樣，就能延長肥皂的壽命。在使用一段時間后，把水從肥皂盒下蓋倒出，就能使房間保持清潔干燥，不會有肥皂水漏出。其結構如下圖所示 。3、課題研究擬采用的手段和工作路線運用 CAD 畫出肥皂盒模具的裝配 圖，拆畫所有零件 圖，完成 畢業(yè)設計說明書。4、課題研究進程計劃 第 3、4 周：根據(jù)調(diào)查了解產(chǎn)品市場情況，寫出開題報告第 5 周：對產(chǎn)品進行初步的分析改進第 6 周：進行分析計算，選定模架等第 7 周：設計模具，并繪制部分結構零件第 8 周：繪制未完成的零件及總裝配圖等第 9 周：做答辯課件，電子文檔等，準備答辯 5、課題成果論文□ 圖紙□ 產(chǎn)品或作品□ 應用程序 □其它：指導教師意見： 指導教師（簽名）：年 月 日教研室主任意見： 教研室主任（簽名）：年 月 日浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書1目 錄一 引言…… ………………………………………………………………………………………………1二 塑件的工藝分析…………………………………………………………………………………22.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特性………………………………………………………………22.2 分析塑件的結構工藝性………………………………………………………………………………22.3 工藝性分析……………………………………………………………………………………………2三 初步確定型腔數(shù)目 …………………………………………………………………23.1 初步確定型腔數(shù)目……………………………………………………………………………………2四 注射機的選擇…………………………………………………………………………3五 澆注系統(tǒng)的設計 ………………………………………………………………………… …45.1 主流道的設計…………………………………………………………………………………………45.2 分流道的設計…………………………………………………………………………………………45.3 分型面的選擇設計原則………………………………………………………………………………55.4 澆口的設計……………………………………………………………………………………………65.5 冷料穴的設計…………………………………………………………………………………………65.6 排氣系統(tǒng)的設計………………………………………………………………………………………7六 確定主要零件結構尺寸 …………………………………………………………………7七 成型零部件的設計…………………………………………………………………… ………77.1 型腔、型芯工作尺寸計算 ……………………………………………………………………………7八 導向機構的設計……………………………………………… ………………………………108.1 導柱的設計… ………………………………………………………………………………………108.2 導套的結構設計 ……………………………………………………………………………………108.3 推出機構的設計 ……………………………………………………………………………………10九 冷卻水道的設計……………………………………………………………… ………………11十 校核……………………………………………………………………………………………………1210.1 整體式圓形型腔壁厚度的計算 ……………………………………………………………………1210.2 整體式圓形型腔底板厚度的計算…………………… ……………………………………………1310.3 注射機有關工藝參數(shù)的校核… ……………………………………………………………………1310.4 模具厚度 H 與注射機閉和高度 ……………………………………………………………………14十一 結束語……………………………………………………………………………………………14十二 參考文獻…………………… …………………………………………………………………14浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書2任務書塑件名稱：香皂盒上蓋塑件材料：ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物）塑件產(chǎn)量：中批量工作要求：化學性能穩(wěn)定，能耐一般的化學腐蝕，對皮膚無刺激，無害，在一定的溫度、酸性條件下，不易氧化腐蝕分解，并具有良好的絕緣性。畢業(yè)答辯課件,班級： 模具03（1）班
學號： 17 號
設計者： 張 慧
指導老師: 譚 小 紅,肥皂盒上蓋設計,塑料模設計,零件名稱：肥皂盒
生產(chǎn)批量：中批量
未注公差取MT5級精度
要求肥皂盒模具,一 塑件的工藝性分析,,,1.塑件的原材料分析,一 塑件的工藝性分析,一 塑件的工藝性分析,2.塑件的尺寸精度分析,該塑件尺寸精度需與下蓋配合,所有尺寸可按MT5查取公差,其主要尺寸公差計算結果如下:
型芯尺寸:
型腔尺寸:,一 塑件的工藝性分析,3.塑件表面質量分析,該塑件要求外觀美觀,色澤鮮艷,上表面沒有斑點及印痕,而下表面沒有較高的尺寸和粗糙度要求,4.塑件的結構工藝性分析,該塑件的尺寸較小,整體結構較簡單,卻帶有曲面特
征,根據(jù)塑件的工作要求和表面特征及材料性能,故選一
般精度精度等級五級.,二 確定成型設備選擇,1.計算塑件的體積和重量,,塑件體積： V≈26cmз
塑件質量：根據(jù)有關手冊查得ρ=1.035Kｇ·ｄｍ3
所以，塑件的重量為：M= ρV
=26.91g,2.計算澆注系統(tǒng)的體積,V2 ≈10.1cmз,根據(jù)塑件形狀及尺寸要求采用一模兩件的模具結構,參考模具設計手冊初選注射機：XS—ZY—125。,二 確定成型設備選擇,3.確定成型工藝參數(shù),⑴塑件模塑成型工藝參數(shù)的確定
查表得出工藝參數(shù)見下表，試模時可根據(jù)實際情況作適當調(diào)整。,三 注射模的結構設計,1.分型面的選擇,在選擇分型面時,根據(jù)分型面的選擇原則,考慮不影
響其外觀質量以及成型后能順利脫模取出塑件,設計分
型如下圖所示,三 注射模的結構設計,2.型腔數(shù)目的確定及型腔的排列,該塑件采用一模兩腔的結構,3.澆注系統(tǒng)的設計,1)主流道的設計
根據(jù)選用的XS-ZY-125型號注射機的相關尺寸得
噴嘴前端孔徑：d?=4mm；
噴嘴前端球面半徑： R?=12mm ；
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系
取主流道球面半徑： R=13mm ；
取主流道小端直徑：d=5mm；,,3.澆注系統(tǒng)的設計,2)分流道的設計,分流道選用圓形截面：直徑D=10mm,流道表面粗糙度
Ra=1.6um,三 注射模的結構設計,3.澆注系統(tǒng)的設計,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，澆口應開設在
塑件壁厚處,不影響外觀質
量等要求,選用潛伏式澆口,三 注射模的結構設計,４推出機構的設計,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平齊或搞出型腔0.05—0.1cm.,三 注射模的結構設計,5標準模架的選擇,本塑件采用潛伏式澆口注射成型，根據(jù)其結構形式，選擇
A1型模架。,四 模具設計有關尺寸計算,１成型零件尺寸計算,查有關手冊得PC的收縮率為Ｑ=0.3％～0.8％，故平均收縮率
為：Scp=（0.3+0.8）％／2=0.55％=0.0055，根據(jù)塑件尺寸公差要
求，模具的制造公差取Z=Δ／４。 其計算尺寸如下：,型芯尺寸:
型腔尺寸:,上蓋裝配圖,下蓋裝配圖,謝 謝 觀 看！,浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書1一 摘要肥皂盒在我們的生活中非常的普遍，幾乎每家都要用到。市場上也有各種各樣的肥皂盒，形狀各異，有些是把肥皂盒做成水果造型，有些是動植物造型，來吸引顧客的目光，以引發(fā)人們的購買欲。此次設計的肥皂盒的結構較簡單，但在設計時考慮其應用,還相應的做了些曲面,所以曲面結構較多,計算也就較多.在生活中,我們把肥皂放在盒上的時候，常常會因肥皂盒內(nèi)積水而使肥皂軟化掉，這樣就會降低肥皂的使用壽命。也有些肥皂盒在下蓋底部打孔，使水容易流出，但是這類肥皂盒的缺點是，會因下面漏水，把房間里弄的濕濕的。此次設計的肥皂盒是在上蓋上打孔，肥皂放在上蓋上，這樣水會沿孔斜度往下蓋流，水積在下蓋里，上下蓋之間有一定的距離保證一定的時間里水不會滿到上蓋的肥皂上，積水手動倒掉即可，這樣即保證了肥皂的利用率，又保證了房間的清潔。其設計方案通過Pro/E 建模如圖 1.1 和 1.2。-42 HRC圖 1.1 肥皂盒整體外型圖圖 1.2 肥皂盒整體結構分開模型圖優(yōu)點是：結構簡單，提高肥皂的使用壽命；缺點是:積在下蓋的積水需人工手動倒出。此次設計是以上蓋為主，下蓋為輔。在上蓋的設計中主要要解決以下幾個問題：1、肥皂放在上蓋上時，以點接觸，設計六個橢圓突出,支撐肥皂，使肥皂和盒子之間以點接觸；2、上蓋上還要開一個槽，使水可以沿著曲面流人下蓋；3、設計澆口時要注意上蓋上表面的精度，不能在表面上留有印痕；4、在設計推出機構時要注意推桿放置的位置，放在下表面，不能影響上表面的表面精度；5、在開模時需保證塑件留在型腔上，用推桿頂出。設計中，輔以下蓋的裝配圖。關鍵詞：復位機構，脫模機構，澆口，浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書2二 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 ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物） 。ABS 有良好的耐化學腐蝕及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。ABS 無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為 1.02~1.05g/cm3。ABS 有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿和酸類對 ABS 幾乎無影響。ABS 不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。ABS 的缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70oC 左右，熱變形溫度為 93oC 左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā)脆。ABS 在升溫時粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS 易吸水，成型加工前應進行干燥處理；ABS 易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應注意盡量少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。2.2 分析塑件的結構工藝性該塑件尺寸中等，整體結構較簡單，卻帶有曲面特征。上蓋上表面有六個橢圓突出，與下蓋配合的邊緣部分也是曲面相接，上蓋的上表面的表面精度要求較高，下表面為非工作面，精度要求相對較低，再結合其材料性能，故選一般精度等級：五級。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潛伏式澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面上，而澆口卻斜向開設在模具的隱蔽處。塑料熔體通過型腔的側面或推桿的端部注入型腔，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質量與美觀效果。塑件的工藝參數(shù)：模具溫度： 507/C?:注射壓力： 9MPa保壓力： 注射時間： 3s保壓時間： 150:冷卻時間：成型周期： 47三 初步確定型腔數(shù)目3.1 初步確定型腔數(shù)目根據(jù)塑件的結構及尺寸精度要求采用一模兩腔。圖 3.1 型腔分布圖浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書3四 注射機的選擇4.1 塑件體積的計算按照圖 1 塑件所示尺寸近似計塑件體積： (28.71/0586.9/102.5)V????37.623410)???≈26cmз1塑件質量： g=26.91g26.05M??4.2 按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目根據(jù) （4-1）1pkmn??得 (4-2)1p??注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8;k?注射機最大注射量，cmз 或 g; pm澆注系統(tǒng)凝料量，cmз 或 g；1單個塑件體積或質量，cmз 或 g；?4.3 估算澆注系統(tǒng)的體積，其初步設定方案如下 圖 4.1 澆注系統(tǒng)示意圖22234.8()504134v???????2164??10.1cmз?浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書44.4 31260.17.8pnmcmk?????查表文獻 4、2 得選用 XS-ZY-125 型號注射機五 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 塑料熔體 流動通道根據(jù)選用的 XS-ZY-125 型號注射機的相關尺寸得噴嘴前端孔徑： ；04dm?噴嘴前端球面半徑： ；12R根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系??0.51dm??:取主流道球面半徑： ；3R取主流道小端直徑： ；為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設計成圓錐形，起斜度為 ，取其值為 ，26?:3?經(jīng)換算得主流道大端直徑為 7.6?圖 5.1 主流道示意圖5.2 分流道的設計分流道選用圓形截面：直徑 D=10cmз浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書5圖 5.2 分流道示意圖流道表面粗糙度 1.6aRm??5.3 分型面的選擇設計原則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。其分型面如圖 5.3浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書6圖 5 .3 分型面示意圖5.4 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，澆口應開設在塑件壁厚處等要求澆口設計如圖 5.4圖 5.4 澆口示意圖5.5 冷料穴的設計冷料穴是澆注系統(tǒng)的結構組成之一。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充填的速度，有影響成型塑件的質量，另外還便于在該處設置主流道拉料桿的功能。注射結束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機構開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。其設計如下圖（Z 字型）浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書7圖 5.4 冷料穴示意圖5.6 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。六 確定主要零件結構尺寸 選模架模架的選擇，圖 6.1圖 6.1 模架模型圖浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書8七 成型零部件的設計7.1 型腔、型芯工作尺寸計算ABS 塑料的收縮率是 0.3%--0.8%平均收縮率: =（0.3%--0.8%）/2=0.55% Q平型腔內(nèi)徑： (7-1)34D?????平模 （ ）型腔深度： (7-2)2H平模 （ ）型芯外徑： (7-3)dQ??-平模 （ ）型芯深度： (7-4)3h??-平模 （ ）型腔徑向尺寸（mm ）;D?模- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收縮率；Q平-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）;d-型芯徑向尺寸（mm）;模-型腔深度（mm） ；H模-塑件高度（mm）-型芯高度（mm） ；h模-塑件孔深基本尺寸（mm） ；7.1.1 型腔尺寸計算基本尺寸/mm 公差值/mm 計算100 0.44 10.40.310 23(0.5%.)D????????4 0.14 10.4.084 3(..)???30 0.24 10.240.530 13(0.5.)D?????????104 0.5 10.50.324104 197(.%)???浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書9324 1.2 1.21.824324 003(0.5%)3D????????6 0.14 1.40.36 07(..)6???80 0.38 1.380.245480 01(.5.)D????????25.5 0.24 .240.225. 04(..%.)H????6 0.14 1.40.256 062(0..)3????????29 0.24 1.240.429 02(.5.)9L????14 0.20 1.20.3414 083(0.%.)????????26 0.24 1.240.5326 07(.5.)6L????12 0.18 1.80.14412 0593(0..)?????????106 0.5 1.0.34106 028(.5%)6L???7.1.2 型芯的尺寸計算基本尺寸/mm 公差值/mm 計算96 0.44 10.40.8696 753(0.5.)9d???????34 0.26 10.260.38434 15(.%.)???104 0.5 10.51.0754104 93(0.5)d???????320 1.2 1.20.64320 03(.)???浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書106 0.14 10.4.16 053(0.5%.)6d???????80 0.38 1.380.73480 065(..)???25.5 0.24 10.240.325.(.5..)d????????8 0.16 10.6.15483(0.%.)8h???12 0.18 10.80.246412 1(.5.)l ???????27 0.24 10.240.39273(0..)7l ???10 0.18 10.80.235410 19(.5%.)l ???????24 0.24 10.240.37224 13(0..)l ???110 0.5 10.51.05410 98(.5)l ???????八 導向機構的設計導向機構的作用：1）定位作用；2）導向作用；3）承受一定的側向壓力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 導套的結構設計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，一防止導柱或導套拉毛。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。8.3 推出機構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浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書11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搞出型腔 0.05—0.1cm.8.3.1推件力的計算對于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計算，并確定其脫模力（Q）：(8-1)??cosinLhpf???式中 --型芯或凸模被包緊部分的斷面周長（cm）;L--被包緊部分的深度（cm）;h--由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般取p；7.81MPa:--磨擦系數(shù)，一般取 ；f0.12:--脫模斜度 ；????=406.4mm157.324.9L???mmh??06..510.cos2inQmMPa????得 821N8.3.2 推桿的設計①推桿的 強度計算 查《塑料模設計手冊之二》由式5-97得d=（ ） (8-2) QEn?32l64??41d——圓形推桿直徑cm——推桿長度系數(shù)≈0.7?l——推桿長度cmn——推桿數(shù)量E——推桿材料的彈性模量N/ (鋼的彈性模量E=2.1 107N/ )2cm?2cmQ——總脫模力 12437640.18.0.35.1d??????????取 。5②推桿 壓力校核 查《塑料模設計手冊》式5-98= (8-3)?sdnQ??24取320N/mm2s?浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書1222481.63.5/Nm????< 推桿應力合格，硬度HRC50～65s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，其出口溫度為60/C?20/?。30/C?9.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量 1Q查表 3-26 得 ABS 的單位流量為 4350/Jkg?得 12.6W?= 49.0/Jkg9.2 求冷卻水的體積流量 V由式 3-41 得： (9-1)1(2)QCpt??????4 339.0/60.14/min.7????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 8 符合要求。十 校核10.1 整體式圓形型腔壁厚度的計算10.1.1 按剛度條件計算設想用通過型腔軸線的兩平面截面取側壁，得到一個單位寬度長條，該長條可以看作一個一端固定、一端外伸的懸臂梁， 。由于長條的寬度取得很小，梁的截面可近似視為矩形。由于該梁承受均勻分布載荷，故最大饒度產(chǎn)生在外伸一端，起值為：(10-1)44max382phEJls??式中 --型腔材料彈性模量；E浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書13--梁的慣性矩，其中， ；J312lsJ?s—側壁厚度。應使 ，則取 為一單位寬度，可求得：??max??l(10-2)??44331.51.5phphsEl????得43520.. 8.?校核條件成立10.2 整體式圓形型腔底板厚度的計算10.2.1 按剛度條件計算 整體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，最大饒度亦產(chǎn)生在底板中心，其數(shù)值為：(10-3)4max30.175prEh??應使 ，則??ax???430.56prh??得 2.9校核條件成立10.3 注射機有關工藝參數(shù)的校核1）鎖模力與注射壓力的校核(10-4)1()FpnA??--注射時型腔壓力 查參考文獻得 30MPap--塑件在分型面上的投影面積（ ）A2cm--澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（ ）1--注射機額定鎖模力，按 GB XS-ZY-125 型注射機額定鎖模力為 900F kN?? ??2 2 28.7916.4314550230.93680360A???????????得 .cm' 28114?浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書14得 ' 21.4Acm???' 23058.361.4FMPacm??得 '7.kN符合條件'90??故選 XS-ZF-125 注射機成立10.4 模具厚度 H 與注射機閉和高度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(10-5)??1250S??:式中 --注射機最大開模行程，mm；--推出距離（脫模聚居） ，mm；1H--包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm；2??4.50.58102kSm?????條件成立3m??十一 結束語通過這五個星期以來的畢業(yè)設計工作，不僅是對我三年來學習的總結和回顧，同時也讓我深深體會到自身存在的許多不足之處，這也是今后在社會上學習的一種動力，我將會不斷地學習，不斷的充實自己。至此，感謝學校，感謝老師們在這三年里對我的諄諄教導，讓我充實的度過了這三年的大學生活，你們的教誨將是我最寶貴的財富。最后，感謝我的指導老師譚小紅老師對我的畢業(yè)設計的悉心指導和耐心幫教。十二 參考文獻[1]屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設計》.北京:高等教育出版社,2001[2]李澄,吳天生,聞百橋主編.《機械制圖》.北京:高等教育出版社,1997[3]《塑料模設計手冊》編寫組主編.《塑料模設計手冊》(第二版). 北京:機械工業(yè)出版社,2002[4]許發(fā)樾主編.《實用模具設計與制造手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，2002[5]吳兆祥主編.《模具材料及表面處理》.北京:機械出版社,2000浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書15[6]陳于萍主編.《互換性與測量技術基礎》.北京:機械工業(yè)出版社,2001[7]馮炳堯，韓泰榮，將文森主編《模具設計與制造簡明手冊》，上海科學技術
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