2658 肥皂盒上蓋注塑模設(shè)計(jì)

2658 肥皂盒上蓋注塑模設(shè)計(jì),肥皂盒,注塑,設(shè)計(jì) 1XXXXX 技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ）題 目 肥皂盒上蓋注塑模設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師 系　　部 機(jī)電工程系 專(zhuān) 業(yè)　 10 模具設(shè)計(jì)與制造一班 姓 名　 學(xué)　　號(hào)　 2012 年 5 月 3 日2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(lèi)及工藝特性………………………………………………………………22.2 分析塑件的結(jié)構(gòu)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(jī)的選擇…………………………………………………………………………3五 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………… …45.1 主流道的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………………45.2 分流道的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………………45.3 分型面的選擇設(shè)計(jì)原則………………………………………………………………………………55.4 澆口的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………………65.5 冷料穴的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………………65.6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………………7六 確定主要零件結(jié)構(gòu)尺寸 …………………………………………………………………7七 成型零部件的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… ………77.1 型腔、型芯工作尺寸計(jì)算 ……………………………………………………………………………7八 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………………………………………… ………………………………108.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)… ………………………………………………………………………………………108.2 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………………………108.3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………………………10九 冷卻水道的設(shè)計(jì)……………………………………………………………… ………………11十 校核……………………………………………………………………………………………………1210.1 整體式圓形型腔壁厚度的計(jì)算 ……………………………………………………………………1210.2 整體式圓形型腔底板厚度的計(jì)算…………………… ……………………………………………1310.3 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核… ……………………………………………………………………1310.4 模具厚度 H 與注射機(jī)閉和高度 ……………………………………………………………………14十一 結(jié)束語(yǔ)……………………………………………………………………………………………143十二 參考文獻(xiàn)…………………… …………………………………………………………………14一 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(chǎng)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(dòng)植物造型，來(lái)吸引顧客的目光，以引發(fā)人們的購(gòu)買(mǎi)欲。此次設(shè)計(jì)的肥皂盒的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但在設(shè)計(jì)時(shí)考慮其應(yīng)用,還相應(yīng)的做了些曲面,所以曲面結(jié)構(gòu)較多,計(jì)算也就較多.在生活中,我們把肥皂放在盒上的時(shí)候，常常會(huì)因肥皂盒內(nèi)積水而使肥皂軟化掉，這樣就會(huì)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(lèi)肥皂盒的缺點(diǎn)是，會(huì)因下面漏水，把房間里弄的濕濕的。此次設(shè)計(jì)的肥皂盒是在上蓋上打孔，肥皂放在上蓋上，這樣水會(huì)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(shí)間里水不會(huì)滿(mǎn)到上蓋的肥皂上，積水手動(dòng)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(shè)計(jì)方案通過(guò)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(jié)構(gòu)分開(kāi)模型圖優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提高肥皂的使用壽命；缺點(diǎn)是:積在下蓋的積水需人工手動(dòng)倒出。此次設(shè)計(jì)是以上蓋為主，下蓋為輔。在上蓋的設(shè)計(jì)中主要要解決以下幾個(gè)問(wèn)題：1、肥皂放在上蓋上時(shí)，以點(diǎn)接觸，設(shè)計(jì)六個(gè)橢圓突出,支撐肥皂，使肥皂和盒子之間以點(diǎn)接觸；2、上蓋上還要開(kāi)一個(gè)槽，使水可以沿著曲面流人下蓋；3、設(shè)計(jì)澆口時(shí)要注意上蓋上表面的精度，不能在表面上留有印痕；4、在設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)4時(shí)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(kāi)模時(shí)需保證塑件留在型腔上，用推桿頂出。設(shè)計(jì)中，輔以下蓋的裝配圖。關(guān)鍵詞：復(fù)位機(jī)構(gòu)，脫模機(jī)構(gòu)，澆口，二 塑件的工藝分析2.1 分析塑件使用材料的種類(lèi)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(xué)腐蝕及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。ABS 無(wú)毒、無(wú)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(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無(wú)機(jī)鹽、堿和酸類(lèi)對(duì) ABS 幾乎無(wú)影響。ABS 不溶于大部分醇類(lèi)及烴類(lèi)溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)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(guò)調(diào)色可配成任何顏色。ABS 的缺點(diǎn)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(shí)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(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS 易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。2.2 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性該塑件尺寸中等，整體結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，卻帶有曲面特征。上蓋上表面有六個(gè)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(duì)較低，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級(jí)：五級(jí)。2.3 工藝性分析為了滿(mǎn)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(kāi)設(shè)在模具的隱蔽處。塑料熔體通過(guò)型腔的側(cè)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(zhì)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(shí)間： 3s保壓時(shí)間： 150:冷卻時(shí)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(jié)構(gòu)及尺寸精度要求采用一模兩腔。5圖 3.1 型腔分布圖四 注射機(jī)的選擇4.1 塑件體積的計(jì)算按照?qǐng)D 1 塑件所示尺寸近似計(jì)塑件體積： (28.71/0586.9/102.5)V????37.623410)???≈26cmз1塑件質(zhì)量： g=26.91g26.05M??4.2 按注射機(jī)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(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8;k?注射機(jī)最大注射量，cmз 或 g; pm澆注系統(tǒng)凝料量，cmз 或 g；1單個(gè)塑件體積或質(zhì)量，cmз 或 g；?4.3 估算澆注系統(tǒng)的體積，其初步設(shè)定方案如下 6圖 4.1 澆注系統(tǒng)示意圖22234.8()504134v???????2164??10.1cmз?4.4 316.7.pnmcmk??查表文獻(xiàn) 4、2 得選用 XS-ZY-125 型號(hào)注射機(jī)五 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1 主流道的設(shè)計(jì)主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具處到分流道為止 塑料熔體 流動(dòng)通道根據(jù)選用的 XS-ZY-125 型號(hào)注射機(jī)的相關(guān)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(guān)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(shè)計(jì)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?7圖 5.1 主流道示意圖5.2 分流道的設(shè)計(jì)分流道選用圓形截面：直徑 D=10cmз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(shè)計(jì)原則1） 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；2） 分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模；3） 分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求；4） 分型面的選擇應(yīng)滿(mǎn)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；86） 分型面的選擇應(yīng)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圖 5 .3 分型面示意圖5.4 澆口的設(shè)計(jì)根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動(dòng)距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚處等要求澆口設(shè)計(jì)如圖 5.4圖 5.4 澆口示意圖5.5 冷料穴的設(shè)計(jì)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充填的速度，有影響成型塑件的質(zhì)量，另外還便于在該處設(shè)置主流道拉料桿的功能。注射結(jié)束模具分型時(shí)，在拉料桿的作用下，9主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。其設(shè)計(jì)如下圖（Z 字型）圖 5.4 冷料穴示意圖5.6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)利用配合間隙排氣是最常見(jiàn)也是最經(jīng)濟(jì)的，更具有使用性。六 確定主要零件結(jié)構(gòu)尺寸 選模架模架的選擇，圖 6.110圖 6.1 模架模型圖七 成型零部件的設(shè)計(jì)7.1 型腔、型芯工作尺寸計(jì)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(xiàn)[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(jì)算基本尺寸/mm 公差值/mm 計(jì)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?????????11104 0.5 10.50.324104 1973(0.5%)D????????324 1.2 1.21.824324 00(.)???6 0.14 1.40.36 073(0.5.)6D????????80 0.38 1.380.245480 01(.%.)???25.5 0.24 .240.225. 04(.5..)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(jì)算基本尺寸/mm 公差值/mm 計(jì)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???????12320 1.2 1.20.64320 033(0.5%)d???????6 0.14 1.40.16 05(..)???80 0.38 1.380.73480 065(.5.)d???????25.5 0.24 10.240.325.(..%.)????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(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：1）定位作用；2）導(dǎo)向作用；3）承受一定的側(cè)向壓力8.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)8.1.1 長(zhǎng)度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度高出 8—12 cm，以免出現(xiàn)導(dǎo)柱末導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔的情況。8.1.2 形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺(tái)形，以使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。8.1.3 材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面和堅(jiān)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(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.2.1 材料 用與導(dǎo)柱相同的材料制造導(dǎo)套，其硬度應(yīng)略低與導(dǎo)柱硬度，這樣可以減輕磨損，13一防止導(dǎo)柱或?qū)桌?.2.2 形狀 為使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)向孔作成通孔，以利于排出孔內(nèi)的空氣。8.3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用推桿推出，推桿截面為圓形，推桿推出動(dòng)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(shí)需均勻布置，以保證塑件推出時(shí)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(qiáng)度要求，采用四根推桿推出。推桿裝入模具后，起端面還應(yīng)與型腔底面平齊或搞出型腔 0.05—0.1cm.8.3.1推件力的計(jì)算對(duì)于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計(jì)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(zhǎng)（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(shè)計(jì)①推桿的強(qiáng)度計(jì)算 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)之二》由式5-97得d=（ ） (8-2) QEn?32l64??41d——圓形推桿直徑cm——推桿長(zhǎng)度系數(shù)≈0.7?l——推桿長(zhǎng)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?2cm14Q——總脫模力 12437640.18.0.35.1d cm??????????取 。5m②推桿壓力校核 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》式5-98= (8-3)?sdnQ???24取320N/mm2s?22481.63.5/Nm???< 推桿應(yīng)力合格，硬度HRC50～65s九 加熱、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本塑件在注射成型機(jī)時(shí)不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)算計(jì)。設(shè)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60/C?20/?。30/C?9.1 求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)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(shè)計(jì)冷卻水道直徑為 8 符合要求。十 校核1510.1 整體式圓形型腔壁厚度的計(jì)算10.1.1 按剛度條件計(jì)算設(shè)想用通過(guò)型腔軸線的兩平面截面取側(cè)壁，得到一個(gè)單位寬度長(zhǎng)條，該長(zhǎng)條可以看作一個(gè)一端固定、一端外伸的懸臂梁， 。由于長(zhǎng)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--梁的慣性矩，其中， ；J31ls—側(cè)壁厚度。應(yīng)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(jì)算10.2.1 按剛度條件計(jì)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(yīng)使 ，則??ax???430.56prh??得 2.9校核條件成立10.3 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核1）鎖模力與注射壓力的校核(10-4)1()FpnA??16--注射時(shí)型腔壓力 查參考文獻(xiàn)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(jī)額定鎖模力，按 GB XS-ZY-125 型注射機(jī)額定鎖模力為 900F kN?? ??2 2 28.7916.4314550230.93680360A???????????得 .cm' 28114?得 '.4Ac???' 230258.36.FMPacm?得 '7.kN符合條件'90??故選 XS-ZF-125 注射機(jī)成立10.4 模具厚度 H 與注射機(jī)閉和高度注射機(jī)開(kāi)模行程應(yīng)大于模具開(kāi)模時(shí)，取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開(kāi)模距離即滿(mǎn)足下式(10-5)??1250S??:式中 --注射機(jī)最大開(kāi)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??17十一 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)這五個(gè)星期以來(lái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，不僅是對(duì)我兩年來(lái)學(xué)習(xí)的總結(jié)和回顧，同時(shí)也讓我深深體會(huì)到自身存在的許多不足之處，這也是今后在社會(huì)上學(xué)習(xí)的一種動(dòng)力，我將會(huì)不斷地學(xué)習(xí)，不斷的充實(shí)自己。至此，感謝學(xué)校，感謝老師們?cè)谶@兩年里對(duì)我的諄諄教導(dǎo)，讓我充實(shí)的度過(guò)了這兩年的大學(xué)生活，你們的教誨將是我最寶貴的財(cái)富。最后，感謝我的指導(dǎo)老師老師對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的悉心指導(dǎo)和耐心幫教。18十二 參考文獻(xiàn)[1]屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》.北京:高等教育出版社 ,2001[2]李澄,吳天生,聞百橋主編.《機(jī)械制圖》. 北京:高等教育出版社,1997[3]《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組主編 .《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》(第二版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002[4]許發(fā)樾主編.《實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》.北京：機(jī)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(jī)械出版社,2000[6]陳于萍主編.《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001[7]馮炳堯，韓泰榮，將文森主編《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》 ，上?？茖W(xué)技術(shù)