肥皂盒注塑模具设计与制造

黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造1课程设计（论文）报告 题 目 肥皂盒注塑模具设计与制造 系 别 黄河科技学院工学院 专 业 材料成型及控制工程 班 级 10 材料 姓 名 高 浩 学 号 100118008 2013 年 11 月黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造2肥皂盒注塑模具设计与制造肥皂盒注塑模具设计与制造 摘摘 要要: : 近几年国家振兴机械行业，与机械相关的各个行业都越来越重视 CAD/CAM技术，不仅是因为 CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，同时还因为塑料制品及模具的 3D 设计与成型过程中 3D 分析正在塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。在本次毕业设计中，通过 CAD 绘制了模具装配图以及各种成型零件图。这是第一次利用绘图软件对整套模具进行设计，对所学知识进行了全面巩固，意义重大！关键词：关键词： 壳体；注塑模；实体造型；模具；模架；AutoCAD（CAD） 黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造3目录目录前言.4第一章 肥皂盒设计及其成型工艺的分析.51.1 塑件分析 .51.2 塑料的选材及性能分析 .51.3 ABS 塑料的注射过程及工艺.71.4 ABS 的主要缺陷及消除措施.8第二章 肥皂盒模具设计方案.92.1 分型面方案的优化确定 .92.2 型腔数量以及排列方式的确定 .10第三章 模具设计与对比创新.113.1 注塑机选型 .113.2 模具浇注系统设计和浇口的设计 .133.3 成型零件工作尺寸的设计和计算 .163.4 模架的确定和标准件的选用 .193.5 合模导向机构和定位机构 .203.6 脱模推出机构的设计 .223.7 排气系统设计 .233.8 冷却系统的优化设计 .23第四章 模具装配.254.1 塑料模具装配的技术要求 .254.2 塑料模具装配过程 .25第五章 模具工作过程.27总 结.28致 谢.29黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造4参考文献.30黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造55 前前 言言从整体上看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。 加入 WTO，给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时带来更多的机会。由于中国塑料模具以中低档产品为主，产品价格优势明显，有些甚至只有国外产品价格的1/51/3，加入 WTO 后，国外同类产品对国内冲击不大，而中国中低档模具的出口量则加大；在高精模具方面，加入 WTO 前本来就主要依靠进口，加入 WTO 后，不仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利，同时还促使更多外资来中国建厂，带来国外先进的模具技术和管理经验，对培养中国的专业模具人才起到了推动作用。 进口的塑料模具中，最多的是为汽车配套的各种装饰件模具、为家电配套的各种塑壳模具、为通信及办公设备配套的各种注塑模具、为建材配套的挤塑模具以及为电子工业配套的各种塑封模具等。出口的塑料模具以中低档产品居多。由于中国塑料模具价格较低，在国际市场中有较强的竞争力，所以进一步扩大出口的前景很好，近几年出口年均增长 50%以上就是一个很好的证明。 虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅，但所增加的绝对量仍是进口大于出口，致使模具外贸逆差逐年增大。这一状况在 2007 年已得到改善，逆差已有减少。模具外贸逆差增大主要有两方面原因：一是国民经济持续高速发展，特别是汽车产业的高速发展带来了对模具旺盛需求，有些高档模具国内的确生产不了，只好进口；但也确实有一些模具国内可以生产，也在进口。这与中国现行的关税政策及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其它机电产品一样，出口退税率只有 13%，而未达 17%。 从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率 仍将保持 20%左右的水平。黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造66 第一章第一章 肥皂盒设计及其成型工艺的分析肥皂盒设计及其成型工艺的分析1.1 塑件分析塑件分析 图 1.1 肥皂盒上图 1.1 所示是肥皂盒参考零件。1.1.1 结构分析如下结构分析如下该塑件为壳体，表面光滑，在模具设计和制造上要有良好的加工工艺，确保成型零件具有一定的光洁度；1.1.2 成型工艺分析成型工艺分析采用一般精度等级 5 级，大量生产。该塑件壁厚为 3mm 左右，壳体部分比较浅，脱模斜度为 1 度。1.2 塑料的选材及性能分析塑料的选材及性能分析 该壳用于起支撑作用的支座， 抗拉黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造77强度、硬度、耐磨性要突出，综合机械性能要好。具备这些条件的塑料首选：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene ，简称：ABS） 。1.2.1 使用特点：使用特点： 1）综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。 2）与 372 有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。3）有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。 4）流动性比 HIPS 差一点，比 PMMA、PC 等好，柔韧性好。 1.2.2 成型特性：成型特性： 1）无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥 80-90 度,3 小时。2）宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270 度).对精度较高的塑件,模温宜取 50-60 度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取 60-80 度。3）如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。 4）如成形耐热级或阻燃级材料，生产 3-7 天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。1.2.3 ABSABS 的主要性能指标的主要性能指标 ABS 的技术指标见下表 1.1 密度3/cmg1.041.06收缩率%0.40.7吸水率%0.20.45硬度 HRC62118熔点170弯曲强度MPa6080抗拉强度MPa3550体积电阻率cm161060. 3黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造881.3 ABSABS 塑料的注射过程及工艺塑料的注射过程及工艺1.3.1 注射成型过程注射成型过程1）成型前准备，对 ABS 进行干燥。ABS 是吸水的塑料，于室温下，24 小时可吸收 0.2%-0.35%水分，虽然这种水分不至于对机械性能构成重大影响，但注塑时若湿度超过 0.2%，塑料表面会受大的影响，所以对 ABS 进行成型加工时，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量应小于 0.2%。ABS 的干燥方法: 常压热风干燥 80-85 2-4 小时 ；真空热风干燥 80 1-2小时。2）注射过程.塑料在注射机内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，起过程可分为充模、压实、保压、倒流、和冷却 5 个阶段。1.3.2 ABSABS 的注射工艺参数的注射工艺参数1）螺杆类别：标准螺杆（直通式喷嘴）2）注射机料筒温度: 前段 180200中段 165180后段 1501703）喷嘴 ：170180。4）模具 ：7080。5）注射压力:70100Mpa。6）注射速度、注射压力:一般 ABS 制品采用高速及多级注射，但是对于阻燃品级，要慢速注射，可以避免注射料的分解，耐热 ABS 也要快速注射(可减少内部应力)，注射压力在 75MPa 左右，保压时可低些。7）熔胶温度: 190黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造998）成型时间(s)： 注射时间:2090 保压时间:05 冷却时间:20120 总周期:50220在 265温度下，物料在机筒内停留时间最多不能超过 5-6 分钟，若温度为280，则物料在机筒内停留时间就不能超过 2-3 分钟。9）后处理:把塑件放在红外线或者烘箱下,温度设为 70 度烘干 24 小时。1.4 ABSABS 的主要缺陷及消除措施的主要缺陷及消除措施1.4.1 残余应力引起的龟裂残余应力引起的龟裂残余应力主要由于以下三种情况，即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件造成的。作为在充填过剩的情况下产生的龟裂，其解决方法主要可在以下几方面入手。1）由于直浇口压力损失最小，所以，如果龟裂最主要产生在直浇口附近，则可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口方式。2）在保证树脂不分解、不劣化的前提下，适当提高树脂温度可以降低熔融粘度，提高流动性，同时也可以降低注射压力，以减小应力。3）一般情况下，模温较低时容易产生应力，应适当提高温度。但当注射速度较高时，即使模温低一些，也可减低应力的产生。4）注射和保压时间过长也会产生应力，将其适当缩短或进行多次保压切换效果较好。1.4.2 熔接痕熔接痕 熔接痕是由于来自不同方向的熔融树脂前端部分被冷却、在结合处未能完全融合而产生的。一般情况下，主要影响外观，对涂装、电镀产生影响。严重时，对制品强度产生影响。可参考以下几项予以改善：l）调整成型条件，提高流动性。如提高树脂温度、提高模具温度、提高注射压力及速度等。2）增设排气槽，在熔接痕的产生处设置排气槽有利于排气。3）尽量减少脱模剂的使用。黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造10104）设置工艺溢料在熔接痕的产生处，成型后再予以切断去除。5）若仅影响外观，可将熔接痕产生的部位处理为暗光泽面等，予以修饰。1.4.3 银线银线 银线主要是由于材料的吸湿性引起的。因此，一般应在比树脂热变形温度低1015的条件下烘干。特别是在使用自动烘干料斗时，需要根据成型周期（成型量）及干燥时间选用合理的容量，还应在注射开始前数小时先行开机烘料。另外，料筒内材料滞流时间过长也会产生银线。不同种类的材料混合时，例如聚苯乙烯和 ABS 树脂、 AS 树脂，聚丙烯和聚苯乙烯等都不混合。 1.4.4 白化白化 白化现象最主要发生在 ABS 树脂制品的推出部分。脱模效果不佳是其主要原因。可采用降低注射压力，加大脱模斜度，增加推杆的数量，减小模具表面粗糙度值，喷脱模剂等方法改善，但应注意不要对后续工序，如烫印、涂装等产生不良影响。 第二章第二章 肥皂盒模具设计方案肥皂盒模具设计方案2.1 分型面方案的优化确定分型面方案的优化确定分型面是指模具上用来取出塑件和浇注系统料的可分离的接触面。分型面的选择对模具设计方式影响最大,分型面设计是否合理对塑件质量和模具复杂程度具有很大的影响。基本上是一种分型面对应着一种模具设计方案，所以分型面的选择决定着模具总体的设计方案。2.1.1 分型面的选择原则分型面的选择原则1）保证塑料制品能够脱模。2）使分型面容易加工。3）尽量避免侧向抽芯。黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造11114）有利于排气。5）有利于保证塑件的外观质量。6）尽可能使塑件留在动模一侧。7）尽可能满足塑件的使用要求。8）尽量减少塑件在合模方向的投影面积。9）长型芯应置于开模方向。 10）有利于简化模具结构。2.2 型腔数量以及排列方式的确定型腔数量以及排列方式的确定该塑件尺寸较大，精度要求不高，批量生产，采用一模两腔结构对称排列。如图 2.2 所示 1-定模部分；2-分型面；3-动模部分 图 2.2 型腔排列方式黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造1212第三章第三章 模具设计与对比创新模具设计与对比创新3.1 注塑机选型注塑机选型注射机是安装在注射机上使用的设备，因此设计注射模应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。注射机规格的确定主要是根据塑件的的大小及型腔的模具和排列方式，在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，应对模具所需的最大注射量、锁模力、注射压力、最大和最小模具厚度、开模行程、推出装置进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机。3.1.1 注射量计算注射量计算该产品为 ABS，查书设计与制造实训得知其密度为 1.081.10g.cm-3收缩率为 0.4%0.7%，计算其平均密度为 1.09，平均收缩率为 0.55%，通过计算得 塑件体积为： V 塑=55.3m3塑件的质量： M 塑=60.3g浇注系统体积： V 浇=0.955 cm3浇注系统质量： M 浇=1.04g故得总体积和总质量为： V 总=56.26 cm3；M 总=61.3g3.1.2 注射机型号的选定注射机型号的选定根据以上的计算初步选定型号为 G54-S200/400 型卧式注射机，其主要技术参数见表 3.1。 表 3.1 G54-S200/400 型注射机主要技术参数螺杆直径/mm55拉杆内间距/mm290 x368推动行程/mm550最大模具厚度/mm406理论容量/ 3cm200-400最小模具厚度/mm165注射速度 /(g/s)110顶出杆根数1塑化能力/(g/s)16.8定位孔直径/mm125额定注射压力/MP109顶出中心孔直径/mm35螺杆转速/(r/min)14200顶出力/KN1500黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造1313锁模力/KN2540球半径 SR/mm15开模行程/mm260喷嘴孔直径/mm43.1.3 型腔数量与注射机有关工艺参数的校核型腔数量与注射机有关工艺参数的校核 1）型腔数量的校核 （1）由注射机料筒塑化速率校核型腔数量 210.8 16.8 60 1.041360.3KMtmnm 符合要求。 式中 K注射机最大注射量的利用系数，非结晶型塑料一般取 0.8； M注射机的额定塑化量，该注射机为 16.8g/s； t预塑时间，因塑件比较大，壁厚，取 60s； m1单个塑件的质量，取 60.3g ； m2浇注系统的质量，取 1.04g ； （2）由注射机额定锁模力校核型腔数量 6 . 499155615056102540312PAPAFnp 符合要求。 式中 A1单个塑件在分型面上的投影面积，取 9915mm2； A2浇注系统在分型面上的投影面积，取 150mm2； P塑料熔体对型腔的成型压力，其大小一般是注射压力的 80%，取 56 MPa； Fp注塑机的额定锁模力，取 2540X103 N。 2）注射机工艺参数的校核 （1）最大注射量的校核 16064.12104. 13 .60221pKmmnm 符合要求。黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造1414 式中 mp注射机允许的最大注射量，取 200 cm3 ； 其他符号的意义与取值同前。（2）锁模力的校核 3321102540105 .479)15099152(24)(pFAnAP 符合要求。式中 P型腔压力，一般取注射机注射压力的 80%，取 24 MPa；其他符号的意义与取值同前。 3）安装尺寸的校核 最大与最小模具厚度 模具厚度 H 应满足 minmaxHHH 式中 minmax165,406Hmm Hmm 该套模具厚度 H=30+70+35+50+45+100+30=360mm 符合要求。 4）开模行程校核 12(510)HHHmm 式中 H 注射机动模板的开模行程，取 260mm，见表 3.1； H1 推出距离，取 27mm； H2 包括浇注系统在内的塑件高度，取 100mm。 符合要求。3.2 模具浇注系统设计和浇口的设计模具浇注系统设计和浇口的设计 浇注系统是引导凝料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能。 3.2.1 主流道的设计主流道的设计主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造1515线上，断面为圆形，具有一顶的锥度，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔除。1）主流道尺寸和浇口的设计 （1）主流道的小端直径 D1=注射机喷嘴直径+（0.5-1） =4+（0.5-1） ，取 D1=4.5mm。 （2）主流道的球面半径 SR =注射机喷嘴球头半径+（1-2） =15+（1-2） ，取 SR=16mm。 （3）球面的配合高度 h=3mm-5mm ，取 h=3mm。 （4）主流道的长度 取 L=27+70-3=94mm。 （5）主流道大端直径 D2=D1+2Ltan7.78（半锥角 =1） 取 D2=7.78mm。 （6）浇口套总长 L0=L+h=94+3=97mm。2）浇口套的设计主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求比较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如 T8A、T10A 等，热处理硬度为 50HRC-55HRC,如图 3.1 所示。 图 3.1 浇口套黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造16163.2.2 浇口和流道的设计优化浇口和流道的设计优化该模具选择侧浇口点进胶形式充填模具。如图 3.4，塑料熔体直接流入型腔，因而压力损失小，进料速度快，成型比较容易。另外传递压力好，保压补缩作用强。 图 3.4 浇口和流道的设置形式3.3 成型零件工作尺寸的设计和计算成型零件工作尺寸的设计和计算 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括型腔、型芯、镶块等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、流料的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。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。 设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。 工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔深度、型芯高度尺寸和中心距尺寸等。ABS 的成型收缩率为 0.4%- -0.7%所以平均收缩率取 s=0.55%。 塑件尺寸公差按 SJ1372- -78 标准中的 5 级精度成型。黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造17173.3.1 动模部分的型芯与型腔动模部分的型芯与型腔肥皂盒需要镶件成型，设置 1 度脱模角度，方便加工和替换。 图 3.5 圆柱型芯塑件的尺寸公差源自塑料成型工艺与模具设计的塑件公差数值表 3.1。塑件尺寸 134+00.76 ，94+00.6 ，27+00.32 ，24.5+00.32型芯径向尺寸公式 (lm)z =(1+ )HS+0.5z 0S0(lm1)z =(1+ 0.0055)134+0.75x0.760.76/3=135.31-00.2500(lm2)z =(1+ 0.0055)94+0.75x0.60.6/3=94.97-00.200型芯深度尺寸公式 (hm)z =(1+ )hS+0.75z0S0(hm1)z =(1+ 0.0055)27+0.75x0.320.32/3=27.39-00.1100(hm2)z =(1+ 0.0055)24.5+0.75x0.320.32/3=24.87-00.11002）型腔（见图 3.6）黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造1818 图 3.6 动模型腔塑件的尺寸公差源自塑料成型工艺与模具设计的塑件公差数值表 3.1。塑件尺寸 1500-0.76 ，1000-0.76 ，32.50-0.36 ，30-00.36型腔.径向尺寸公式 （LM)z =(1+ )LS0.5z0S0（LM1)z =(1+ 0.0055)1500.75x0.760.76/3=150.2+00.2500（LM2)z =(1+ 0.0055)1000.75x0.760.6/3=100.1+00.200型腔深度尺寸公式 ( (HM)z =（1+ ）HS-0.75z0S0(HM1)z =（1+ 0.0055）32.5-0.75x0.360.36/3=32.41+00.1200(HM2)z =（1+ 0.0055）30-0.75x0.360.36/3=29.90+00.12003)中心距离塑件的尺寸公差源自塑料成型工艺与模具设计的塑件公差数值表 3.1。中心距离尺寸 810.3 ，400.18 ，140.11 中心距离尺寸公式 (CM)Z/2=(1+) CSZ/2S (CM1)Z/2=(1+0.0055) 810.6/6=81.450.1 (CM2)Z/2=(1+0.0055) 400.36/6=40.220.06黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造1919 (CM3)Z/2=(1+0.0055) 140.22/6=14.080.04式中 塑料的平均收缩率，ABS 为 0.55%；S 修正系数（取 0.75） ；x 塑件尺寸公差，见上塑料尺寸公差值； 模具制造误差，=/33.4 模架的确定和标准件的选用模架的确定和标准件的选用根据前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用模架的结构形式为 A435040027Z2 GB/T12556.11990。由于实际生产要求，对模具结构作部分调整。 1）定模座板（250mm x 250mm x 25mm） 定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为 45 钢。通过 4 个 M16 的内六角圆柱螺钉与定模板连接；定位圈通过 3 个 M6 的内六角圆柱螺钉与其连接。定模座板与浇口套为 H8/f8 配合。2）定模板（200mm x 250mm x 70mm）用于安装导套、开通冷却水道和成型塑件。 应有一定的厚度，并有足够强度，材料为 45 钢，调质到 50-55HRC。其上的导套与导套孔采用 H7/k6 配合，导柱和导套采用 H7/f7 配合。 3）动模座板（250mm x250mm x 25mm）动模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为 45 钢，其上的注射机顶孔为直径 40 mm。4）固定板（200mm x 250mm x 25mm）用于固定型芯、导柱。应有一定的厚度，并有足够的强度，一般选用 45 钢，调质到 50-55HRC。黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造2020其上的导柱和导柱孔为 H7/k6 配合。5）垫板（200mm x 250mm x 45mm） 用于支撑、固定动模型芯和开设冷却水道。材料为 45 钢。 6）推件板（200mm x 250mm x 35mm） 用于推出制件和模具复位。材料为 45 钢。7）推杆固定板（120mm x 250mm，厚度 20mm）用于固定推杆，钢材为 45 钢。8）推板（120mm x 250mm，厚度 25mm）用于推动推出机构，传递推件力。材料为 45 钢，用 M6 的内六角圆柱螺钉与推杆固定板固定。9）垫块(38mm x 250mm 厚 50mm)（1）主要作用在动模座板与支撑板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。（2）结构形式可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。（3）垫块材料垫块材料为 Q235A，也可以用 HT200、球墨铸铁等。该套模具采用 Q235A 制造。（4）垫块的高度 h 校核。 符合要求。=+ +=20+25+27+5=77mmh1h2hs式中 推板厚度，为 20mm；1h推杆固定板厚度，为 25mm；2h 推出行程，为 27mm；s 推出行程余量，一般为 3mm-6mm，取 5mm.模架如图（3.7）所示：黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造2121 图 3.7 模架3.5 合模导向机构和定位机构合模导向机构和定位机构采用标准模架，模架本身带有导向装置导柱导套，按模架规格选取即可。3.5.1 导向机构的总体设计导向机构的总体设计1）导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部分，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的精度，防止压入导柱和导套后变形。2）该导套采用 4 根导柱，等直径不对称分布，加以防错措施。3）导柱安装在固定板和垫板上，导套安装在定模板上。4）在合模时，保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏。5）动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。3.5.2 导柱设计导柱设计1）采用带头导柱，加油槽。2）导柱长度必须比凸模端面高度高出 6mm-8mm。3）为了使导柱能顺利地进入导向孔，导柱端部常做成圆锥形的先导部分。4）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证有足够的抗弯强度。5）导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按 H7/k6 配合，导柱滑动部分按H7/f7 间隙配合。黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造22226）导柱工作部分的表面粗糙度为 0.8um。7）导柱应具有坚硬耐磨的表面且不易折断。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢 T8A 、 T10A 经淬火处理，硬度为 50HRC 3.5.3 导套设计导套设计导套与安装在另外一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，以保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套常用的结构形式有两种：直导套、带头导套。 1）采用带头导套，如图 3.9 所示。2）导套的端面应倒圆角，有助于导柱进入导套，避免磕碰。3）导套孔的的滑动部分按 H7/f7 的间隙配合，表面粗糙度为 0.8um。导套与导套孔一端采用 H7/k6 配合；导套头以间隙配合镶入模板。4）导套材料可用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢 T8A、T10A，该模具中采用 T8A。 图 3.9 导套黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造23233.6 脱模推出机构的设计脱模推出机构的设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为推出机构。3.6.1 脱模推出机构的设计原则脱模推出机构的设计原则塑件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出是不可忽视的，应遵循以下原则。1）推出机构应近尽量设置在动模一侧。2）保证塑件不因推出而变形损坏。3）机构简单，动作可靠。4）良好的塑件外观。5）合模时的准确复位。3.6.2 塑件的推出机构塑件的推出机构 该套模具的塑件采用推杆带动推件板推出，共设 6 根推杆，1 块推件板。1）推出机构如图 3.10 所示，推杆如图 3.11 所示。 图 3.10 模具推出机构黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造2424 2）推杆应设置在脱模阻力大的地方。3）推杆应布置均匀。4）推杆应设在塑件强度、刚度较大的地方。5）推杆直接与模板上的推杆空采用 H8/f8 间隙配合。6）通常推杆装入模具后，其端面应与型腔地面平齐或高出型腔底面0.05mm-0.10mm。7）推杆与推杆固定板，通常采用单边 0.5mm 的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因各板上的推杆孔加工误差引起轴线不一致而发生卡死现象。8）推杆的材料常用 T8、T10 碳素工具钢，热处理要求硬度 50HRC 以上，工作端配合部分的表面粗糙度为 u=0.8um。3.7 排气系统设计排气系统设计塑料熔体在填充模具的过程中的同时要排出型腔及流道原有的空气。除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体，这些气体必须及时排除，否则被压缩的空气产生高温会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，甚至充模不满。因该模具是中小型模具，分型面适宜，在模板分型面上设置 1mm 深的排气槽用于排气。3.8 冷却系统的优化设计冷却系统的优化设计ABS 塑料注射到模具内的塑料温度为 180-190 左右，而塑料固化后从模具型腔中取出时其温度在 60 以下，热塑性塑料在注射成型后，须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。ABS 的成型温度和模具温度分别为 180-190、50-70，用常温水对模具进行冷却。3.8.1 冷却介质冷却介质冷却介质有冷却水和压缩空气，但黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造2525用冷却水比较多，因为冷却水热容量大、传热系数大，成本低。该模具用冷却水冷却，在模具型腔、型芯内部开设冷却水道。3.8.2 冷却系统的计算冷却系统的计算冷却系统的计算包括热传导面积的计算、温控介质通道的尺寸和介质用量的确定以及通道回路的排布等， 其参数根据资料推荐值选择。3.8.3 冷却系统的设计准则冷却系统的设计准则在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约 80%。同时影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。（1） 低的模具温度可降低塑件的收缩率。（2） 模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。（3） 对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。（4） 随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑料的内应力直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。（5） 提高模具温度可以改善塑件的表面质量。在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，根据塑料的要求，注射到模具内的塑料温度为 2000C 左右，而从模具中取出塑件的温度约为600C，温度降低是由于模具通入冷却水，将温度带走了，普通的模具通入冷却水进行冷却即可。根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大，冷却水孔数量大于或等于 3 根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则。根据书上选择经验值，定模部分黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造26264 根，动模部分 2 根，冷却水道口径为 10mm. 另外，冷却系统的设计还应同时遵循：（1）冷却水道应尽量多，截面尺寸应尽量大。（2）冷却水至型腔表面距离应尽量相同。（3）冷却水道出入口温差应尽量小。（4）冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置。（5）冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度。（6）冷却水道要易于加工清理，一般水道孔径为 10 毫米左右（不小于 8 毫米）（7）冷却水道设计要防止冷却水泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈。从装配图上可查看“冷却水路示意图” 。第四章第四章 模具装配模具装配4.1 塑料模具装配的技术要求塑料模具装配的技术要求塑料模具种类较多，结构差异很大，装配的具体内容与要求也不同。一般注射、压缩和挤出模具结构相对复杂，装配环节多，工艺难度大。其他类型的塑料模具结构较为简单。无论哪种类型的模具，为保证成形制品的质量，都应具有一定的技术要求。1）模具装配后各分型面应贴合严密,主要分型面的间隙应小于 0.05mm;在模具适当的平衡位置应装有吊环或起吊孔;模具的外形尺寸、闭合高度、安装固定及定位尺寸、推出方式、开模行程等均应符合设计图样要求，并与所使用的设备条件相匹配，模具应有标记，各模板应打印顺序编号及加工与装配时使用的基准标记。2）导向或定位精度应满足设计要求，动、定模开合运动平稳，导向准确，无卡阻、咬死或刮伤现象，安装精定位元件的模具时，应保证定位精度、可靠，且不得与导柱、导套发生干涉。3）成型零件的形状与尺寸精度及表面粗糙度应符合设计图样要求，表面不得有碰伤、划痕、裂纹、锈蚀等缺陷；抛光方向应与脱模方向一致，成形表面的文字、图案与脱模方向一致；活动成形零件或镶件应定位可靠。配合间隙适当，活动灵活，黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造2727不产生溢料。4）浇注系统表面光滑，尺寸与表面粗糙度符合设计要求。5）推出机构应运动灵活，工作平稳、可靠；推出元件不应承受侧向力；既不允许放生溢料，也不得有卡阻现象。6）侧向分型与抽芯机构应运动灵活、平稳；斜导柱不应承受侧向力；滑块锁挈应固定可靠，工作时不得产生变形。7）模具加热元件应安装可靠、绝缘安全、无破损，能达到设定温度要求；模具冷却水道应通畅，无堵塞，连接部位密封可靠。4.2 塑料模具装配过程塑料模具装配过程塑料模的总装过程因模具结构的不同而不同,但其主要的总装配顺序不变,具体如下:1）确定装配基准。2）安装导柱导套和型芯、型腔并使间隙均匀。3）安装侧抽芯机构和推出机构等。4）其他零件的装配。5）检验、试模。下面以装配图上的编号为准，装配时以导柱、导套为基准件，装配过程如下。 4.2.1 装配模架装配模架 1）采用导向零件装配方法，将导套 17 压入定模板 13，导柱 16 压入固定板 9 2）合模检查导柱、导套配合间隙，保证滑动平稳 3）将动定模的基准面磨平，保证两面平行4.2.2 装配定模部分装配定模部分 1）将浇口套 21 装入定模板 13 2）将定模板 13 与定模座板 15 装配在一起，拧紧螺钉 3）在装配好的定模座板 15 上装配定位圈 23，拧紧螺钉4.2.3 装配动模部分装配动模部分黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造2828 1）将动模型芯 10 压入固定板 9 2）将固定板 9 与推件板 11 装配 3）将固定板 9 与垫板 7、推出机构装配 4）将推件板 11、型芯 10、固定板 9、垫板 7、 推出机构与支撑块 2、动模座板 1 装配在一起，拧紧螺钉4.2.4 装配推出机构装配推出机构 1）在推板固定板 5 上装配推杆 202）将装配好的推板固定板 5 与推板 3 装配，拧紧螺钉4.2.5 装配冷却水道接口及附件装配冷却水道接口及附件 1）装配冷却水道接口及其他附件2）在装配附加的同时进行模具开合模检验，对不合适部位进行修研与调整4.2.6 试模与调试试模与调试 1）模具装配好后进行试模检验 2）试模合格后，对模具成型表面进行精细抛光，以达到制品的表面要求第五章第五章 模具工作过程模具工作过程模具装配试模完毕之后,模具进入正式工作状态,其基本工作过程如下.1）对塑料 ABS 进行烘干,并装入料斗.2）清理模具型芯、型腔，并喷上脱模剂，进行适当的预热。3）合模、锁紧模具。4）对塑料进行预塑化，注射装置准备注射。5）注射过程，包括充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却。黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造2929 6）脱模，取出制件。 7）合模，开始下一个工作循环。 8）塑件的后处理。 总总 结结本次课程设计是我们大学四年所学知识做的一次总测验，是锻炼也是检验自己四年来所学并掌握运用知识的能力，通过这次设计，我学到了许多原来未能学到的东西，对过去没有掌握的知识得到了更进一步巩固。独立思考，综合运用所掌握理论知识的能力得到很大的提高，学会了从生产实际出发，针对实际课题解决实际问题，掌握了综合使用各种设计手册、图册、资料的方法，提高了电脑绘图水平，也是为我们即将参加工作所做的必要准备，打下基础，更是我们四年材料成型及控制工程专业知识的一次综合。本次设计也暴露了我们不少的缺点和问题：对于所学知识还没有做到仔细、认真消化，许多方面还是只有一个大概的认识，没有深入探讨，对实际事物没有深刻得了解，没有做到理论联系实际，没有达到对所学的知识熟练运用的水平。这也从一个侧面反映出我们设计经验不足，思维不够开拓，不够灵活。从而是我得出一个结论：无论是现在还是以后走上工作岗位，还是再深造，都应该虚心向老师和前辈们学习，从而不断完善自我，提高自我水平。 黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造3030 致致 谢谢 回想大学的学习生活，在这里我获得了知识，学会了学习，也懂得了如何利用学到的知识去为社会做贡献,而这些都是我辛勤的老师教予我的。在此，对所有在学习上、生活上给过我帮助的老师表示衷心的感谢，感谢您们孜孜不倦的教导，感谢您们教会了我如何学习、如何做人、如何做事！本次课程即将完成，我的心情却无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！在这里首先要感谢我的指导老师。指导老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段从课题的选择、论文的撰写到中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是老师仍然细心地纠正图纸中的错误。从他的身上，我学习到的不仅仅是专业知识，更重要的是他渊博的学术知识、严谨的治学态度、认真负责的工作态度和待人以诚的宽广胸怀，使我受益匪浅，必将对我以后的学习和工作产生巨大的影响，在此向他致以诚挚的谢意！其次要感谢同学们给我帮助和支持,在设计中遇到的困难,他们会热心的给我排忧解难;遇到不能解决的问题,大家一起讨论.然后还要感谢我的母校对我的大力栽培,感谢大学四年来所有的老师，为我们打下机械专业知识的基础；正是因为有了这些专业知识此次毕业设计才会顺利完成。 最后感谢我的父母，他们辛勤地工作才让我有机会坐在这里享受教育,他们豁达的性格也影响着我从容面对人生。黄河科技学院毕业设计（论文）肥皂盒注塑模具设计与制造3131 参考文献参考文献1林清安. Pro/ENGENEER 2.0 模具设计. 北京：清华大学出版社，2004.2林清安. Pro/ENGENEER 2.0 零件设计基础篇. 北京：清华大学出版社，2004.3 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计.北京: 机械工业出版社，1995.4 伍先明. 塑料模具设计指导. 北京：国防工业出版社，2006.5 唐志玉. 模具设计师指南. 北京：国防工业出版社，1999.6 塑料模设计手册编写组. 塑料模设计手册. 北京：机械工业出版社，1994.7 廖念钊. 互换性与技术测量. 北京：中国计量出版社，1991.8 模具制造手册编写组. 模具制造手册. 北京：机械工业出版社,1996.9马金骏. 塑料模具设计. 北京：中国科学技术出版社，1994.10夏巨谌,李志刚.中国模具设计大典. 北京：机械工业出版社，2002.11张荣清. 模具制造工艺. 北京：高等教育出版社，2006.12史铁梁. 模具设计指导.北京：机械工业出版社，2003.