肥皂盒的注塑模具设计

任务书设计课题方向：塑料成型工艺与模具设计题目：肥皂盒注塑模设计完成日期：20*.5.25一、题目来源：本次毕业设计课题来源于生活，随着人们的生活水平提高，产品不但的更新，利用模具来制造产品的厂家不但的增多，使得模具技术不断的发展。二、设计要求：（包括原始数据、技术要求、工作要求、作品要求）1、收集、分析、消化原始资料；2、设计塑件；3、确定成型方法：（采用注射法） 。编写成型工艺；4、选择成型设备：成型设备的性能、规格、特点；5、设计模具结构方案；6、绘制模具装配图和零件图；7、编写模具制造工艺卡片；8、撰写课程设计报告。二、个人重点：1、肥皂放在上盖上时，以点接触，设计六个椭圆突出,支撑肥皂，使肥皂和盒子之间以点接触；2、上盖上还要开一个槽，使水可以沿着曲面流人下盖；3、设计浇口时要注意上盖上表面的精度，不能在表面上留有印痕；开题报告院 (部)：工学院 专业：机械设计与制造姓 名 学号 班级项目名称 肥皂盒注塑模设计主要研究（设计）内容：市场的香皂盒五花八门，要求调查现有肥皂盒的优缺点，对现有的肥皂盒进行改进，设计出更加合理，更加美观的肥皂盒模具。方法及其预期目的：1. 自行设计制品的外观与尺寸2. 模具装配图、所有零件的零件图3毕业设计说明书一份4答辩课件项目特色和重点难点：1、肥皂放在上盖上时，以点接触，设计六个椭圆突出,支撑肥皂，使肥皂和盒子之间以点接触；2、上盖上还要开一个槽，使水可以沿着曲面流人下盖；3、设计浇口时要注意上盖上表面的精度，不能在表面上留有印痕；4、在设计推出机构时要注意推杆放置的位置，放在下表面，不能影响上表面的表面精度；5、在开模时需保证塑件留在型腔上，用推杆顶出。课题进度计划：第 3-4周 开题报告第 5-9周 毕业设计第 10周 答辩具体情况结合个人工作安排。 。指导教师意见：指导教师签字：年 月 日设计项目申请书姓 名 班 级 学 号项目名称： 肥皂盒注塑模设计内容提要： 市场的香皂盒五花八门，要求调查现有肥皂盒的优缺点，对现有的肥皂盒进行改进，设计出更加合理，更加美观的肥皂盒模具。技术路线和技术关键： 一、注重外观设计很多都是注重于外观设计的，把肥皂盒做成水果动植物造型，还有的就是解决普通肥皂盒的和多问题。比如一般的肥皂盒装点水，肥皂就会发粘，不容易取出来。大多数的肥皂盒利用杠杆原理发明了方便肥皂盒。打开肥皂盒，肥皂就会立起来。它和同类产品相比，技术上要先进一些二、解决技术问题解决肥皂盒排水的问题，就是直接在盒底钻排水孔，但肥皂水直接流到台上或地上。如图所示 这款肥皂盒分为两部分，片状螺旋支撑物和肥皂盒。螺旋支撑物可压进盒内，要取出时反向操作，减少肥皂与盒的接触面积，余液也可顺螺旋支撑物流下盒三、功能集成肥皂盒功能的集成，将牙膏、牙刷和香皂通天放到它的大脑袋里面，从此浴室整洁又漂亮。本文的设计也是基于肥皂盒排水问题对普通肥皂盒提出改进。试图设计出更受市场欢迎的肥皂盒模具应用前景： 此肥皂盒主要应用于家庭，用于盛装肥皂，在我国进 20年内洗浴或洗东西都离不开肥皂，此盒可以使我们更方便更有效的保存肥皂。指导老师意见：签名：年 月 日教研室意见：签名：年 月 日 目 录一 引言 1二 塑件的工艺分析22.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特性22.2 分析塑件的结构工艺性22.3 工艺性分析2三 初步确定型腔数目 23.1 初步确定型腔数目2四 注射机的选择3五 浇注系统的设计 45.1 主流道的设计45.2 分流道的设计45.3 分型面的选择设计原则55.4 浇口的设计65.5 冷料穴的设计65.6 排气系统的设计7六 确定主要零件结构尺寸 7七 成型零部件的设计 77.1 型腔、型芯工作尺寸计算 7八 导向机构的设计 108.1 导柱的设计 108.2 导套的结构设计 108.3 推出机构的设计 10九 冷却水道的设计11十 校核1210.1 整体式圆形型腔壁厚度的计算 1210.2 整体式圆形型腔底板厚度的计算1310.3 注射机有关工艺参数的校核 1310.4 模具厚度 H 与注射机闭和高度 14十一 总结 14十二 致谢 14十三 参考文献 一 摘要肥皂盒在我们的生活中非常的普遍，几乎每家都要用到。市场上也有各种各样的肥皂盒，形状各异，有些是把肥皂盒做成水果造型，有些是动植物造型，来吸引顾客的目光，以引发人们的购买欲。此次设计的肥皂盒的结构较简单，但在设计时考虑其应用,还相应的做了些曲面,所以曲面结构较多,计算也就较多.在生活中,我们把肥皂放在盒上的时候，常常会因肥皂盒内积水而使肥皂软化掉，这样就会降低肥皂的使用寿命。也有些肥皂盒在下盖底部打孔，使水容易流出，但是这类肥皂盒的缺点是，会因下面漏水，把房间里弄的湿湿的。此次设计的肥皂盒是在上盖上打孔，肥皂放在上盖上，这样水会沿孔斜度往下盖流，水积在下盖里，上下盖之间有一定的距离保证一定的时间里水不会满到上盖的肥皂上，积水手动倒掉即可，这样即保证了肥皂的利用率，又保证了房间的清洁。其设计方案通过 Pro/E建模肥皂盒整体外型图和肥皂盒整体结构分开模型图-42 HRC肥皂盒整体外型图肥皂盒整体结构分开模型图优点是：结构简单，提高肥皂的使用寿命；缺点是:积在下盖的积水需人工手动倒出。此次设计是以上盖为主，下盖为辅。在上盖的设计中主要要解决以下几个问题：1、肥皂放在上盖上时，以点接触，设计六个椭圆突出,支撑肥皂，使肥皂和盒子之间以点接触；2、上盖上还要开一个槽，使水可以沿着曲面流人下盖；3、设计浇口时要注意上盖上表面的精度，不能在表面上留有印痕；4、在设计推出机构时要注意推杆放置的位置，放在下表面，不能影响上表面的表面精度；5、在开模时需保证塑件留在型腔上，用推杆顶出。设计中，辅以下盖的装配图。关键词：复位机构，脱模机构，浇口，二 塑件的工艺分析2.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征该塑件材料选用 ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物） 。ABS 有良好的耐化学腐蚀及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。密度为1.021.05g/cm。ABS 有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱和酸类对 ABS几乎无影响。ABS 不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS 有一定的硬度和尺寸稳定性，易与成型加工，经过调色可配成任何颜色。ABS 的缺点是耐热性不高，连续工作温度为70C左右，热变形温度为 93C左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易发脆。ABS 在升温时粘度增高，所以成型压力高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS 易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS 易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。2.2 分析塑件的结构工艺性该塑件尺寸中等，整体结构较简单，却带有曲面特征。上盖上表面有六个椭圆突出，与下盖配合的边缘部分也是曲面相接，上盖的上表面的表面精度要求较高，下表面为非工作面，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。2.3 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。塑件的工艺参数：模具温度： 507/C:注射压力： 9MPa保压力： 注射时间： 3s保压时间： 150:冷却时间： 成型周期： 407s:三 初步确定型腔数目3.1 初步确定型腔数目根据塑件的结构及尺寸精度要求采用一模两腔。型腔分布图四 注射机的选择4.1 塑件体积的计算按照图塑件所示尺寸近似计塑件体积： 1(28.7/01586.9/02.5)V37.623410)26cm1塑件质量： g=26.91g26.05M4.2 按注射机的最大注射量确定型腔数目根据 （4-1）1pkmn得 (4-2)1p注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8;k注射机最大注射量，cm 或 g; pm 浇注系统凝料量，cm 或 g；1m单个塑件体积或质量，cm 或 g；4.3估算浇注系统的体积，其初步设定方案如下 浇注系统示意图 22234.8()504134v216410.1cm4.4 316.7.08pnmcmk查表文献 4、2 得选用 XS-ZY-125 型号注射机五 浇注系统的设计5.1 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到分流道为止 塑料熔体 流动通道根据选用的 XS-ZY-125型号注射机的相关尺寸得喷嘴前端孔径： ；04dm喷嘴前端球面半径： ；12R根据模具主流道与喷嘴的关系0.5dm:取主流道球面半径： ；13R取主流道小端直径： ；为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，起斜度为 ，26:取其值为 ，经换算得主流道大端直径为3 7.6主流道示意图5.2 分流道的设计分流道选用圆形截面：直径 D=10cm分流道示意图流道表面粗糙度 1.6aRm5.3 分型面的选择设计原则1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2）分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模；3）分型面的选择应保证塑件的精度要求；4）分型面的选择应满足塑件的外观质量要求；5）分型面的选择要便于模具的加工制造；6）分型面的选择应有利于排气；7）分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上投影面积的大小。其分型面如图 分型面示意图5.4 浇口的设计根据浇口的位置选择要求，尽量缩短流动距离，避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷，浇口应开设在塑件壁厚处等要求浇口设计如图浇口示意图5.5 冷料穴的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道中料流的前锋冷料，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。注射结束模具分型时，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。其设计如下图（Z 字型）冷料穴示意图5.6 排气系统的设计利用配合间隙排气是最常见也是最经济的，更具有使用性。六 确定主要零件结构尺寸 选模架模架的选择，如图 模架模型图七 成型零部件的设计7.1 型腔、型芯工作尺寸计算ABS塑料的收缩率是 0.3%-0.8%平均收缩率: =（0.3%-0.8%）/2=0.55% Q平型腔内径： (7-1)34D平模 （ ）型腔深度： (7-2)2H平模 （ ）型芯外径： (7-3)dQ-平模 （ ）型芯深度： (7-4)3h-平模 （ ）型腔径向尺寸（ mm ）;D模- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收缩率；Q平-塑件公差（参考文献4）-成形零件制造公差，一般取 1/41/6 ； -塑件内形基本尺寸（ mm）;d-型芯径向尺寸（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 型腔尺寸计算基本尺寸/mm 公差值/mm 计算100 0.44 10.40.310 23(0.5%.)D4 0.14 10.4.084 3(.)30 0.24 10.240.530 13(0.5.)D104 0.5 10.50.324104 197(.%)324 1.2 1.21.824324 003(0.5)D6 0.14 1.40.36 07(.)680 0.38 1.380.245480 01(.5%.)D25.5 0.24 .240.225. 04(.0.)H6 0.14 1.40.256 062(.)329 0.24 1.240.429 02(0.5%.)9L14 0.20 10.20.3414 83(0.5%.)L26 0.24 10.240.5326 7(.)612 0.18 10.80.14412 593(0.5.)L106 0.5 10.0.34106 28(.%)67.1.2 型芯的尺寸计算基本尺寸/mm 公差值/mm 计算96 0.44 10.40.8696 753(0.5.)9d34 0.26 10.260.38434 15(.%.)104 0.5 10.51.0754104 93(0.5)d320 1.2 1.20.64320 03(.)6 0.14 1.40.16 053(.5%.)d80 0.38 1.380.73480 065(.)25.5 0.24 10.240.325.(.5.)d8 0.16 10.6.15483(0.%.)8h12 0.18 10.80.246412 1(.5.)l 27 0.24 10.240.39273(0.)7l 10 0.18 10.80.235410 193(.5%.)l 24 0.24 10.240.37224 1(0.)l 110 0.5 10.51.05410 983(.5)l 八 导向机构的设计导向机构的作用：1）定位作用；2）导向作用；3）承受一定的侧向压力8.1 导柱的设计8.1.1长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出 812 cm，以免出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。8.1.2形状 导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。8.1.3材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用 20钢（经表面渗碳淬火处理） ，硬度为 5055HRC。8.2 导套的结构设计8.2.1材料 用与导柱相同的材料制造导套，其硬度应略低与导柱硬度，这样可以减轻磨损，一防止导柱或导套拉毛。8.2.2形状 为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔作成通孔，以利于排出孔内的空气。8.3 推出机构的设计采用推杆推出，推杆截面为圆形，推杆推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换。推杆的位置选择在脱模阻力最大的地方，塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳和不变形。根据推杆本身的刚度和强度要求，采用四根推杆推出。推杆装入模具后，起端面还应与型腔底面平齐或搞出型腔 0.050.1cm.8.3.1推件力的计算对于一般塑件和通孔壳形塑件，按下式计算，并确定其脱模力（Q）：(8-1)cosinQLhpf式中 -型芯或凸模被包紧部分的断面周长（cm）;L -被包紧部分的深度（ cm）;h-由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取p；7.81MPa:-磨擦系数，一般取 ；f 0.12:-脱模斜度 ；=406.4mm157.324.9Lmmh06.510.cos2inQmMPa得 821.N8.3.2 推杆的设计推杆的强度计算 查塑料模设计手册之二由式5-97得d=（ ） (8-2) QEn32l6441d圆形推杆直径cm推杆长度系数 0.7l推杆长度cmn推杆数量E推杆材料的弹性模量N/ (钢的弹性模量E=2.1 107N/ )2cm2cmQ总脱模力 12437640.18.0.35.1d c取 。5推杆压力校核 查塑料模设计手册式5-98= (8-3)sdnQ24取320N/mms22481.63.5/Nm 推杆应力合格，硬度HRC5065s九 加热、冷却系统的设计本塑件在注射成型机时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计算计。设定模具平均工作温度为 ，用常温 的水作为模具冷却介质，60/C20/其出口温度为 。30/9.1 求塑件在硬化时每小时释放的热量 1Q查表 3-26得 ABS的单位流量为 4350/Jkg得 120.6QW= 49./Jkg9.2 求冷却水的体积流量 V由式 3-41得： (9-1)1(2)QCpt4 339.0/60.14/min.72查表 3-27可知所需的冷却水管直径较小。由上述可知，设计冷却水道直径为 8符合要求。十 校核10.1 整体式圆形型腔壁厚度的计算10.1.1 按刚度条件计算设想用通过型腔轴线的两平面截面取侧壁，得到一个单位宽度长条，该长条可以看作一个一端固定、一端外伸的悬臂梁， 。由于长条的宽度取得很小，梁的截面可近似视为矩形。由于该梁承受均匀分布载荷，故最大饶度产生在外伸一端，起值为：(10-1)44max382phEJls式中 -型腔材料弹性模量；E -梁的惯性矩，其中， ；J312lsJs侧壁厚度。应使 ，则取 为一单位宽度，可求得：maxl(10-2)44331.51.5phphsEl得43520. 8.校核条件成立10.2 整体式圆形型腔底板厚度的计算10.2.1 按刚度条件计算 整体式圆形型腔底板可视为周边固定的圆板，在型腔内熔体压力作用下，最大饶度亦产生在底板中心，其数值为：(10-3)4max30.175prEh应使 ，则max430.56prh得 2.9校核条件成立10.3 注射机有关工艺参数的校核1）锁模力与注射压力的校核(10-4)1()FpnA-注射时型腔压力 查参考文献得 30MPap-塑件在分型面上的投影面积（ ）A2cm-浇注系统在分型面上的投影面积（ ）1-注射机额定锁模力，按 GB XS-ZY-125型注射机额定锁模力为 900FkN 2 2 281.7916.4314550230.93680360A得 2.cm8114得 2.4Ac 23058.36.FMPacm得 7.kN符合条件90故选 XS-ZF-125 注射机成立10.4 模具厚度 H 与注射机闭和高度注射机开模行程应大于模具开模时，取出塑件（包括浇注系统）所需的开模距离即满足下式(10-5)1250S:式中 -注射机最大开模行程，mm；-推出距离（脱模聚居） ，mm；1H-包括浇注系统在内的塑件高度，mm；24.50.58102kSm条件成立3m十一 总结通过这五个星期以来的毕业设计工作，不仅是对我三年来学习的总结和回顾，同时也让我深深体会到自身存在的许多不足之处，这也是今后在社会上学习的一种动力，我将会不断地学习，不断的充实自己。十二 致谢感谢学校，感谢老师们在这三年里对我的谆谆教导，让我充实的度过了这三年的大学生活，你们的教诲将是我最宝贵的财富。最后，感谢我的指导老师谭小红老师对我的毕业设计的悉心指导和耐心帮教。签名：十三 参考文献1屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计.北京:高等教育出版社,20012李澄,吴天生,闻百桥主编.机械制图.北京:高等教育出版社,19973塑料模设计手册编写组主编.塑料模设计手册(第二版).北京:机械工业出版社,20024许发樾主编.实用模具设计与制造手册.北京：机械工业出版社，20025吴兆祥主编.模具材料及表面处理.北京:机械出版社,20006陈于萍主编.互换性与测量技术基础.北京:机械工业出版社,20017冯炳尧，韩泰荣，将文森主编模具设计与制造简明手册 ，上海科学技术