肥皂盒上蓋注塑模具設(shè)計課件

1、摘要近年來，我國家電工業(yè)的高速發(fā)展對模具工業(yè)，尤其是塑料模具提出了越來越高的要求，2004年，塑料模具在整個模具行業(yè)中所占比例已上升到30%左右，據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，在未來幾年里，中國塑料模具工業(yè)還將持續(xù)保持年均增長速度達(dá)到10%以上的較高速度的發(fā)展。國內(nèi)塑料模具市場以注塑模具需求量最大，其中發(fā)展中重點(diǎn)為工程塑料模具。注射成型是塑料成型的一種重要方法，它主要適用于熱塑性塑料的成型，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑料件。本課題就是將肥皂盒的上盒蓋作為設(shè)計模型，將注射模具的相關(guān)知識作為依據(jù)，闡述塑料注塑模具的設(shè)計過程。 本設(shè)計對肥皂盒上盒蓋進(jìn)行的注塑模設(shè)計，利用UG軟件對塑件進(jìn)行了實(shí)體造型，對塑件結(jié)構(gòu)進(jìn)行

2、了工藝分析。明確了設(shè)計思路，確定了注射成型工藝過程并對各個具體部件部分進(jìn)行了詳細(xì)的計算和校核。如此設(shè)計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠，保證了與其他部件的配合。最后用autoCAD繪制了一套模具裝配圖和零件圖。本課題對肥皂盒上盒蓋的注塑模具設(shè)計，鞏固和深化了所學(xué)知識，取得了比較滿意的效果，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計意圖。關(guān)鍵詞：塑料模具，注射成型，模具設(shè)計，注塑模具AbstractIn recent years, Chinas household electrical appliance industry high speed development of the tooling industry, es

3、pecially the plastic mold of the increasingly high demand, in 2004, the plastic mold in the mold industry in the proportion has increased to about 30%, according to the experts forecast, in the next few years, China plastic mold industry will continue to maintain an growth rate of 10% over the high

4、speed of development. The domestic market to plastic mold injection mold greatest demand, the development of key engineering plastics die.Plastic molding injection molding is an important method, which is mainly applied to the thermoplastic plastic molding, molding can be a complex shape of precisio

5、n plastic parts. This topic is to soap box and the box cover as a design model, the injection mold related knowledge as the basis, elaborated the design process of plastic injection mold.The design of the soap box cover for the injection mold design, the use of software UG plastic parts for the soli

6、d modeling of plastic parts of the structure, the technological analysis. Defined the design, determine the injection molding process and to each specific parts of a detailed calculation and verification. The design of such a structure can be used to ensure reliable die, ensure that the other parts

7、of the mix. The last autoCAD mapping using a set of mold assembly drawing and parts drawing.The subject of the soap box cover injection mold design, consolidate and deepen the knowledge, and achieved satisfactory results, to achieve the desired design intent.Key words: plastic mold, injection moldin

8、g, mold design, injection mold目錄摘要1Abstract第一章 緒論5第二章 肥皂盒塑料件62.1 塑料件的原材料分析62.2 塑料件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析72.2.1 塑料件的結(jié)構(gòu)分析 72.2.2 塑料件尺寸精度的分析 72.2.3 表面質(zhì)量的分析 72.3 塑料件的體積重量72.4 塑料件的注塑工藝參數(shù)的確定7第三章 注射機(jī)的選擇9 3.1 注射機(jī)的分類9 3.2 注射機(jī)的選用9第四章 塑料注塑模具設(shè)計10 4.1 分型面的選擇10 4.2 型腔數(shù)的確定10 4.3 注塑模具鋼材的選用10 4.4 模具工作的設(shè)計與計算10 4.4.1 凸模的設(shè)計 1

9、1 4.4.2 凹模的設(shè)計 114.5 澆注系統(tǒng)11 4.5.1 澆注系統(tǒng)的組成 114.5.1.1 組成澆注系統(tǒng)的零件114.5.1.2 澆注系統(tǒng)的組成部分114.5.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 114.5.2.1 澆注系統(tǒng)零件的設(shè)計114.5.2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計12 4.6 推出系統(tǒng)12 4.6.1 推出機(jī)構(gòu)的作用和種類 12 4.6.2 推出機(jī)構(gòu)的組成 12 4.6.3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 134.7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 144.7.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和組成14 4.7.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 144.8 冷卻和排氣系統(tǒng)14 4.8.1 冷卻系統(tǒng)14 4.8.2 排氣系統(tǒng)144.9 注塑模具標(biāo)準(zhǔn)模架的設(shè)計14

10、4.9.1 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架型號144.9.2 模架主要尺寸確定原則144.9.3 動模板的設(shè)計154.9.4 確定模架的長度和寬度154.9.5 模安裝參數(shù)的校核15第五章 總結(jié)17致謝18參考文獻(xiàn)19第一章 緒論在21世紀(jì)的今天，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和社會的高速發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代越來越快。無論是工業(yè)產(chǎn)品還是家電產(chǎn)品，大多數(shù)應(yīng)用模具成型。因此，產(chǎn)品對模具的精度要求越來越高，越來越普及，其產(chǎn)品在人們的生活中的作用越來越大，在人們生活中不可缺。塑料模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工具，它對塑料零件的制造質(zhì)量和成本起著決定性影響，所以對塑料模具的設(shè)計要求還是比較高的，從產(chǎn)品的

11、角度講，能生產(chǎn)出尺寸精度，外觀，物理特性和化學(xué)特性等各方面均滿足使用要求的優(yōu)質(zhì)；從模具使用的角度講，要求的效率高，自動化并且操作簡單；從模具角度講，要求模具結(jié)構(gòu)合理，制造容易，成本廉價。模具設(shè)計過程一般是設(shè)計收縮率，毛坯尺寸，型腔布局，然后進(jìn)行分模，創(chuàng)建型芯型腔，滑塊，添加模架和標(biāo)準(zhǔn)件，最后設(shè)計澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)和建腔，生成材料清單和模具圖。在現(xiàn)代塑料制品的生產(chǎn)中，合理的加工工藝，高效的設(shè)備，先進(jìn)的模具是不可少的三項重要因素。尤其是塑料模具對實(shí)現(xiàn)塑料加工工藝的要求，塑料制品使用要求和造型設(shè)計起著重要的作用，隨著塑料制品的品種和產(chǎn)量需求量的增加，對塑料模具也提出了越來越高的要求。促使塑料模具不斷

12、的向前發(fā)展。由于模具是典型的技術(shù)密集型產(chǎn)品，為了表達(dá)清楚設(shè)計意圖，設(shè)計人員必須花費(fèi)大量的時間來繪制模架，頂桿，滑塊等結(jié)構(gòu)對固定的零部件。目前CAD/CAM的發(fā)展，為廣大模具設(shè)計人員提供了方便。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，模具設(shè)計多借助計算機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)計和加工，這就實(shí)現(xiàn)了模具設(shè)計有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計階段向理論計算機(jī)的發(fā)面。例如，CAD/CAM在模具設(shè)計方面的應(yīng)用。本設(shè)計就以UG和CAD為輔助軟件進(jìn)行了塑料端蓋的設(shè)計。按照模具設(shè)計的一般步驟，從產(chǎn)品設(shè)計，型芯型腔的設(shè)計，模架設(shè)計，澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)的 設(shè)計到標(biāo)準(zhǔn)見的選擇，到模具工程圖的生成。每一步都按照模具設(shè)計的一般規(guī)則，進(jìn)行準(zhǔn)確計算，并且繪制出正確的零件圖。

13、通過本課題設(shè)計，并借助電腦和圖書館查閱資料，了解和懂得模具的使用特性和工藝特性，并能設(shè)計模具。還有通過本設(shè)計，可以鞏固同學(xué)們的機(jī)械知識和CAD/UG的軟件的操作。第二章 肥皂盒塑料件 圖 2-1 肥皂盒上蓋三維圖 圖 2-2 肥皂盒圖2.1 塑料件的原材料分析塑料材料的特性：大多數(shù)聚苯乙烯（PS）都是透明的，非結(jié)晶材料。PS具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性，透光性（透光率88%92%），密度：1050 kg/m³，電導(dǎo)率：() 10-16 S/m ，導(dǎo)熱率：0.08，楊氏模量：(E) 3000-3600 MPa，拉伸強(qiáng)度：(t) 4660 MPa，伸長長度：34%，夏比沖擊實(shí)驗(yàn)：25 k

14、J/m&su3，玻璃轉(zhuǎn)化溫度：80-100C，熔點(diǎn)：240C，熱膨脹系數(shù)：() 8 * 10-5/K，熱容：(c) 1.3 kJ/(kgK)電絕緣特性以及很小的吸濕傾向。能夠抵抗水，稀釋無機(jī)酸，但能夠被強(qiáng)氧化酸如濃硫酸所腐蝕，并且能夠在一些有機(jī)溶劑中膨脹變形。PS收縮率在0.4%0.7%，易著色，裝飾性好。PS塑料的缺點(diǎn)：質(zhì)地硬而脆，塑件由于內(nèi)應(yīng)力而易開裂，耐熱性低，易老化。PS塑料的用途：在工業(yè)上可用作儀表外殼，燈罩，化學(xué)儀器零件，透明模型，產(chǎn)品包裝等；在電氣方面可用作良好的絕緣材料，接線盒，電池盒，光源散射器，絕緣薄膜等，透明容器等；在日用品方面廣泛用于包裝材料，各種容器，玩具及餐具，托盤

15、等等。2.2 塑料件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析2.2.1 塑料件的結(jié)構(gòu)分析 該零件的總體形狀為凹形狀，結(jié)構(gòu)比較簡單。2.2.2 塑料件尺寸精度的分析肥皂盒蓋為日用品，表面精度要求要高一點(diǎn)，因此重要的尺寸的精度要設(shè)計的較高一些，一般采用四級或五級精度，其它尺寸無公差要求，一般可采用八級或九級精度。由以上的分析可見，該零件的尺寸精度屬于中等偏上，對應(yīng)模具相關(guān)零件尺寸的加工可保證。從塑料的壁厚上來看，壁厚最大處為1mm，最小處為0.4mm，壁厚差為0.6mm，比較均勻。2.2.3 表面質(zhì)量的分析該零件的表面要求無凹坑等缺陷外，表面無其它特別的要求，尺寸不是太大，故比較容易實(shí)現(xiàn)。綜上分析可以看出，

16、注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的要求可以得到保證。2.3 塑料件的體積重量肥皂盒上蓋的體積V=11088.5mm³肥皂盒上蓋的質(zhì)量M=v 經(jīng)查表可得聚苯乙烯的密度為1050 kg/m³M=11088.5*1.05*0.001=11.7（g）故塑料盒上蓋的質(zhì)量為17g2.4 塑料件的注塑工藝參數(shù)的確定根據(jù)情況，聚苯乙烯的成型工藝參數(shù)可作如下選擇，在試模時可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整。 料筒溫度：180-280， 選用200 模具溫度：50-80 注射壓力：20MPa- 60MPa 選用40 MPa 注射時間：3s 保壓時間：30s 冷卻時間：30s 總時間：63s 綜上參數(shù)

17、；可以保證模具設(shè)計和檢驗(yàn)，并可以根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整，最終保證實(shí)際模具可行。第三章 注射機(jī)的選擇3.1 注射機(jī)的分類（1）按外型可分為立式，臥式和角式三種，應(yīng)用較多的是臥式注射機(jī)。 （2）按塑化方式分為柱塞式和螺桿式兩種。 （3）按用途分為通用型和專用型兩種。 （4）按傳動方式分為機(jī)械式，液壓式和機(jī)械液壓聯(lián)合式三種。3.2 注射機(jī)的選用表3-1 注射機(jī)選用特性注射機(jī)的規(guī)格目前世界上尚無同一的標(biāo)準(zhǔn)，我國常采用額定注射量來表示注射機(jī)的規(guī)格。此設(shè)計的注射機(jī)就選用常用的XS-ZY-250，X指成型，S指塑件，Z指注射，Y指螺桿式注射機(jī)。噴嘴直徑4mm，動定模固定板尺寸428mmX458mm。第四章

18、塑料注塑模具設(shè)計4.1 分型面的選擇圖4-1 分型面的位置 該塑件為肥皂盒上蓋，表面質(zhì)量無特殊要求，只要求手感好，美觀即可，此零件可采用上圖所示的分型面比較合適。 4.2 型腔數(shù)的確定 肥皂盒上蓋）屬于日常用品，結(jié)構(gòu)簡單，市場需求量一般，對模具要求簡單，經(jīng)濟(jì)廉價，因此我們可確定模具型腔數(shù)位一個，既簡單又經(jīng)濟(jì)。4.3 注塑模具鋼材的選用 材的要求很高，鋼材的選擇是否適當(dāng)，對模具壽命，加工件,度等影很大,要求內(nèi)容因模具的結(jié)構(gòu)，模具的壽命，成型用的材料，成型品的性能，外觀，尺寸精度而異，一般要求如下；1， 購買方便；2， 機(jī)械加工性能良好；3， 拋光容易，加工面美觀；4， 強(qiáng)度，韌度和耐磨性好；5，

19、 無砂孔等內(nèi)部缺陷；6， 熱處理容易，熱變形?。?， 耐熱性好，熱膨脹系數(shù)小；8， 焊接性能好； 根據(jù)以上等幾條原則，此模具各個部件的材料的選用要適宜。4.4 模具工作的設(shè)計與計算 設(shè)計模具時，不但要考慮塑料件的自身尺寸，還要考慮塑料件的收縮性，尺寸公差,平均尺寸等一些因素；PS的成型收縮率為0.005，模具的制造公差Z=/3.型腔工作尺寸的計算公式為 L=(1+S)Ls-x+ Z （公式4-1） 式中 S塑件的平均收縮率 Ls塑件的最大外形尺寸 X系數(shù)，尺寸大精度低的塑件，X=0.5； 尺寸小精度高的塑件，X=0.75；本設(shè)計X取0.5 塑件的公差尺寸，=0.39，Z=/3=0.134.4.

20、1 凸模的設(shè)計 凸模采用嵌套式，因?yàn)橥鼓Ｒ啄p，嵌套式結(jié)構(gòu)便于替換和安裝。L=(1+S)Ls-x+ Z長：L1=（1+0.005）X119.2-0.5X0.39+0.13 =119.731 L2=（1+0.005）X118-0.5X0.39+0.13 =118.525寬：L1=（1+0.005）X69.2-0.5X0.39+0.13 =69.481 L2=（1+0.005）X68-0.5X0.39+0.13=68.275 高：L1=（1+0.005）X15-0.5X0.39+0.13 =15.01 L2=（1+0.005）X5-0.5X0.39+0.13 =54.4.2 凹模的設(shè)計 凹模采用連

21、接式，用螺釘連接，便于安裝和替換。 長: L=（1+0.005）X120-0.5X0.39+0.13 =120.535 寬：L=（1+0.005）X70-0.5X0.39+0.13 =70.285 高：L=（1+0.005）X20-0.5X0.39+0.13 =20.035凸模和凹模的設(shè)計尺寸公差可以根據(jù)零件的實(shí)際尺寸公差而定，以零件的最終尺寸為準(zhǔn)，無具體要求。4.5 澆注系統(tǒng)4.5.1 澆注系統(tǒng)的組成4.5.1.1 組成澆注系統(tǒng)的零件： 澆口套 定位圈 拉料桿 定模板4.5.1.2 澆注系統(tǒng)的組成部分 主流道 澆口 冷料穴4.5.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計4.5.2.1 澆注系統(tǒng)零件的設(shè)計 澆口套的

22、結(jié)構(gòu)。使用XS-ZY-250注射機(jī)時定位孔直徑為100mm，與澆口套下部尺寸相差較大，所以選用定位圈與澆口套分離的結(jié)構(gòu)XS-ZY-250注射機(jī)的注射部分噴嘴球頭半徑為18mm，噴嘴直徑為4mm2） 澆口套的設(shè)計 取40mm，深度取15mm，澆口套外徑取100mm。 料選T10A的碳素結(jié)構(gòu)鋼，淬火處理HRC50-551） 定位圈得設(shè)計 徑取100mm，厚度取15mm。 選用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼A3，不需要熱處理。4.5.2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計1） 主流道的設(shè)計根據(jù)設(shè)計手冊查得XS-ZY-250型注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸如下： 前端孔徑：d0=4mm 前端球面半徑：R0=18mm為了使凝料順利拔出，主流道的小

23、端直徑D應(yīng)稍大于注射噴嘴直徑d。 D=d+（0.51）mm=4+1=5mm 道的半錐通常為1到2度，過大的錐角會產(chǎn)生湍流和渦流，卷入空氣，過小的錐角使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大，此處的錐角選用1.5度。經(jīng)換算得主流道大端直徑為8mm，為使熔料順利進(jìn)入模具，可在主流道出料端設(shè)計半徑r=5mm的圓弧過度。主流道的長度一般控制在60mm之內(nèi)，可取59.965mm。2） 澆口的設(shè)計根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式，選用直澆口較為合適。 口一般開設(shè)在模具的分型面上，從制品的上方進(jìn)料，故也稱之為直接澆口。直澆口的截面形狀為圓形，其優(yōu)點(diǎn)是截面形狀簡單，易于加工，便于試模修正。因?yàn)樵撝萍o

24、表面特殊要求，又是小型制品的結(jié)構(gòu)，所以采用直澆口。 的尺寸無特別的要求，主要是參考注射機(jī)前端的尺寸，固定板和動模的尺寸，以此保證澆注的時間和速度。3） 冷料穴與拉料桿的設(shè)計對于依靠推桿脫模的模具常用I字型拉料桿，起到定位和引導(dǎo)的作用。4.6 推出系統(tǒng)4.6.1 推出機(jī)構(gòu)的作用和種類 注射模的推出機(jī)構(gòu)有推桿，推管和推板三種形式。由于塑件形狀簡單，所以采用普通推出機(jī)構(gòu)中的推桿推出方式。每個制件用兩根頂桿頂出，其結(jié)構(gòu)簡單，推出可靠。4.6.2 推桿推出機(jī)構(gòu)的組成 組成注射模的推桿推出機(jī)構(gòu)的零件有： 推桿 推板 推桿固定板 固定螺釘4.6.3 推桿推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計1）復(fù)位桿（如圖4-2）復(fù)位桿選用階梯型

25、圓柱，復(fù)位桿的小直徑選12mm，大直徑選14mm，采用圓柱形結(jié)構(gòu)長度由模板厚度和塑件的推出距離而定，取162mm。復(fù)位桿材料選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45 圖 4-2 復(fù)位桿號鋼，淬火處理, 低溫回火，HRC45-50,表面粗糙度Ra1.6，與動模板 間隙配合H8/f8。 2）復(fù)位桿導(dǎo)套（如圖4-3）材料選用碳素工具鋼T8A，淬火處理HRC45-48，小孔孔徑12mm，大孔直徑14mm， 圖 4-3 復(fù)位桿導(dǎo)套長度90mm。3）推桿（如圖4-4）材料選用碳素工具鋼T8A，淬火處理HRC52-55，上端圓柱直徑10mm，下端螺紋大徑圖 4-4 推板導(dǎo)柱10mm，長度 90mm4）推板（如圖4-5） 材料

26、選用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼A3，淬火處理HRC45-50，長，寬，高分別為120mm，100mm，圖 4-5 推桿固定板10mm。5）上固定螺釘選用M12的圓角螺釘，長度55mm。6）凸模固定螺釘選用M6的圓角螺釘，長度16mm。7）下固定螺釘 選用M10的圓角螺釘，長度30mm。 4.7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 1）導(dǎo)柱的設(shè)計 柱導(dǎo)柱，導(dǎo)向部分直徑12mm，高度130mm，材料選用碳素工具鋼T8A，圖 4-6 導(dǎo)柱淬火處理HRC45-48，表面粗糙度Ra0.8. （如圖4-6）2）導(dǎo)套的設(shè)計 導(dǎo)套，導(dǎo)向部分內(nèi)直徑12mm，外直徑16mm，高度90mm,材料選用碳素工具鋼T8A，淬火處理HRC45-48，表面

27、粗糙度Ra0.8，與動模板間隙配合H8/f8。（如圖4-7） 圖 4-7 導(dǎo)套4.8 冷卻和排氣系統(tǒng)4.8.1 冷卻系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計通常是在動模板和定模板上設(shè)計冷卻水道，設(shè)計時應(yīng)首先根據(jù)ABS塑料的成型溫度和注射量進(jìn)行熱平衡計算，再確定冷卻水道的尺寸和位置。4.8.2 排氣系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)可使型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣及塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利排出模具之外，以保證熔體順利充滿型腔?？梢圆捎媚＞吡慵呐浜祥g隙自然排氣。4.9 注射標(biāo)準(zhǔn)模架的設(shè)計4.9.1 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架型號 中小型模架國家標(biāo)準(zhǔn)有四種基本型的結(jié)構(gòu)。我們選用最常用的A2型標(biāo)準(zhǔn)模架。4.9.2 模架主要尺寸確定原則模架的長，寬取決于型腔，型芯，導(dǎo)柱及推出機(jī)構(gòu)的位置，以及各零件不干涉原則。確定模架的長度和寬度應(yīng)以設(shè)計動模板為基準(zhǔn)。4.9.3 動模板的設(shè)計 動模板的尺寸定為：長，寬，高分別為355X250X30mm，材料為A3鋼。4.9.4 確定模架的長度和寬度圖 4-8 定模版模具的底座的長度，在動模板長度的基礎(chǔ)上兩側(cè)各加上壓板空間的尺寸，取400mm