肥皂盒上盖的注塑模设计（全套含CAD图纸、三维图纸）
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摘 要 注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形状复杂的精密塑件。塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。近年来，人们对各种设备和用品轻量化要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。 本课题主要针对肥皂盒上盖的模具设计，所用的塑料为ABS,是常见的日用品。通过对塑料制件进行工艺的分析和比较，最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核都有详细的设计，同时并简单地编制模具的加工工艺。通过整个设计过程说明该模具能达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是肥皂盒上盖注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产塑件产品，以实现自动化提高产量。针对塑件的具体结构，该模具是侧浇口的单分型面注射模具。通过模具设计表明该模具能达到盒盖的质量和加工工艺要求。设计中参考了以往注射模具的设计经验，并结合制件性能，根据产品外形简化设计机构，并且运用AutoCAD、Solidworks等软件进行二维和三维的绘图，缩短了生产周期，获得良好的经济性能。关键词：注塑模具；塑料；冷却Abstract The injection molding is one of thermoplastic formation main methods, may a formation shape complex model precisely. The plastic molds development is develops along with the plastics industry development. In recent years, the people were getting higher and higher request to lightweight of each kind of equipment and the thing, this has provided a broader market for the plastic products.The main topic is covered in injection mold design for the soap box above.the materials for the plastic parts is ABS, which is commonly found in our daily life,the soap box covered with a light weight,long service life, low prices and so on.Through the process of plastic parts for analysis and comparison, the final design of an injection mold.The product mix from technology issues, and specific mold structure of the casting mold system, mold forming part of the structure, side pumped body, top of the system, cooling system,the choice of injection molding machine and related calibration parameters are detailed design, at the same time and developed a simple process dies. Through the entire design process that the mold can be achieved by the plastic parts processing requirements.One-mole-two-cavity gate are introduced in the guarantee the surface quality and visual effect according to the plastic parts of the process characteristics .Plastic parts for the specific structure of the mold is the point of the one type injection mold surface.Shorten the cycle of the mold manufacturing.This design references anciently experience of injection mould and combines characteristic of produce to project organization simplify the project organization. In order to shorten production cycle and obtain favorable efficiency, the two-dimension and three-dimension drawings were finished by AutoCAD and SolidworksKey words： Injection mold ；Plastic；Cooling目 录绪论11.1 注塑成型CAD/CAM/CAE技术概述11.2 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向21.3 IMOLD模具设计流程31.3.1Solidworks/IMOLD插件概况31.3.2IMOLD菜单/工具31 模具的总体设计51.1模具总体方案设计51.2分析塑件的工艺性51.2.1肥皂盒上盖的造型设计51.2.2塑件使用材料的种类及工艺特征61.2.3分析塑件的结构工艺性71.2.4工艺性分析72 注射机的型号和规格选择72.1 注塑机的原理72.2 注射机的选用82.2.1塑件体积和浇注系统凝料体积的初步估算82.2.2注塑机型号82.3 型腔数目的确定82.4 型腔的分布93 浇注系统的设计93.1 主流道设计93.2 主流道衬套形式103.3 分流道的设计103.4 浇口的设计113.4.1浇口类型的选用113.4.2侧浇口的结构尺寸124 冷却系统的设计124.1 冷却系统冷却参数的计算134.2 冷料穴的设计144.3 排溢系统的设计144.4 分型面的选择设计145 成型零部件机构的设计与计算155.1 成型零件结构设计155.1.1 凹模的设计165.1.2 型芯的设计165.2 型芯和型腔工作尺寸计算165.2.1 型腔工作尺寸的计算175.2.2型芯工作尺寸的计算176 合模导向机构的设计186.1 导柱的设计186.2 导套的结构设计197 脱模推出机构设计197.1 脱模机构的设计原则197.2 推杆的结构形式及形状197.3 推杆的固定方式207.3.1推件力的计算207.3.2推杆的设计218 模架的选型219 注射机工艺参数校核229.1 最大注射压力校核229.2最大注射量校核229.3 锁模力校核239.4 模具厚度的校核239.5 开模行程的校核2310 模具成型零件制造与加工工艺2310.1 模具成型件的加工工艺2410.1.1定模板的加工工艺2410.1.2动模板的加工工艺：2510.2 零件加工工艺2611 总结27谢 辞29参考文献30附录31 绪论 塑料模具技术的发展日新月异，在现代工业、餐具、通信、电子等行业中的应用很广泛，模具是生产各种产品的重要工艺装备。本课题是关于塑料肥皂盒上盖的注塑模具设计。要求运用所学的知识,能够很好的对注塑模具进行设计，达到能熟练地掌握注塑模具的设计知识,并能对注塑模具设计有更高层次认识的目的。该课题的设计要求基于现代CAD技术的注塑模设计,在设计过程中掌握模具设计的一般规律,运用现代CAD技术进行模具设计的研究及应用,完成塑料肥皂盒上盖注塑模具设计。所设计的塑料肥皂盒上盖模具要能满足模具工作状态的质量要求,使用时安全可靠,便于维修,在注塑成型过程中要有较短的成型周期,成型后有较长的使用寿命,并具有合理的模具制造工艺性。选择典型零件进行加工分析,制作工艺卡。本课题要解决的主要问题是塑料肥皂盒上盖注塑模具工艺方案的拟定和塑料肥皂盒上盖注塑模具的设计。注塑模具设计总体思路如下所示：设计之前的准备确定成形工艺和成形设备拟定模具总体结构设计计算、绘制装配图及零件图1.准备设计所需的相关技术资料2.了解塑件的结构特点1.了解塑料的成形性能，计算塑件的重量和体积2.选择成形的设备、了解设备的性能、规格参数及工作特点1.确定模具结构形式2.确定模具的主要结构3.绘制模具结构草图1.成形零件的设计及尺寸计算2.结构件的设计及尺寸的确定3.结构件的强度、模具安装尺寸的校核4.绘制总图及零件图1.1 注塑成型CAD/CAM/CAE技术概述注塑成型是一个十分复杂的物理过程，高温塑料熔体通过流道、浇口向较低温度的模腔中填充，熔体一方面由于模具传热而快速冷却，另一方面因受到高速剪切而产生热量，同时伴有熔体固化、体积收缩、取向、结晶等过程。因此为了全面、深刻地理解注塑成型过程，必须具备高分子物理学、流变学、传热学、注塑成型工艺等多方面的知识。近年来，计算机技术的应用和数值技术的发展为注塑模具的设计加工、注塑成型过程的模拟、注塑工艺条件的优化等提供了有效手段。模具结构的人工绘制被计算机自动绘图取代，数据库、标准图形库的简历和使用使计算速度提高；数控设备的应用提高了模具加工的精度和效率。CAD/CAM/CAE技术从根本上改变了过去的人工绘图、凭借组织整个生产的技术管理方式，将之改变为在计算机上交互设计，用数据文件进行产品定义，在同一的数字化产品模型下进行产品设计、分析计算、工艺计算、工艺装备、数控加工以及质量控制等。（1） 注塑模CAD技术 注塑模CAD技术主要功能是辅助完成模具零件设计、模具结构设计。软件系统以几何造型为主，能进行图形绘制；能存储大量模具标准图及标准组合资料，是计算机针对模具结构需要能自动选择标准件及其组合；能根据塑料件的形状和一定的参数自动、半自动地生成型腔和部分模具结构。（2） 注塑模CAM技术 注塑模CAM的功能是在模具加工制造使尽可能减少对操作工人技能的依赖性，用正确的程序实施长时间的自动化加工。CAM的功能包括生产监测、物料管理和加工工艺的制定。CAM系统在模具加工中前能对加工过程进行检查，观察加工工艺是否合理，以保证数控设备编程的正确性。在模具加工制造时，必须与数控设备、加工中心等配合使用。（3） 注塑成型过程CAE 注塑成型过程CAE是在模具制造之前，对给定的模具结构、工艺参数进行注塑成型过程的数值模拟，以预测产品的成型的质量，检查模具结构、工艺参数是否合理。CAE主要特点是在设计阶段完成对设计方案的模拟、修改，避免直接对模具实物进行整修。 CAD/CAM/CAE集成技术在注塑模中的应用实现了从塑料件设计、模具设计、模具制造和塑件成型的一体化，具体体现在：塑料件的造型设计，模具中模架的选择，型腔几何形状、顶出系统的设计应用CAD技术；塑料件结构设计中的应力分析，模具结构设计中的浇注系统设计、冷却系统系统设计，注塑成型中以减少塑料件缺陷、改善塑料件质量与性能为目的的工艺条件确定、工艺参数优化等内容应用CAE技术；模具制造中的型腔曲面加工、抛光及装配等内容应用CAM技术。CAD、CAM、CAE三者有机结合才能充分发挥计算机辅助技术的优势。1.2 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向 在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。模具技术的发展趋势主要是：（1）CAD、CAM、CAE的广泛应用及其软件的不断先进和CADCAMCAE技术的进一步集成化、一体化、智能化；（2）PDM(产品数据管理)、CAPP(计算机辅助工艺设计管理)、KBE(基于知识工程)、ERP(企业资源管理)、MIS(模具制造管理信息系统)及Internet平台等信息网络技术的不断发展和应用；（3）高速、高精加工技术的发展与应用；（4）超精加工、复合加工、先进表面加工和处理技术的发展与应用；（5）快速成型与快速制模(RPRT)技术的发展与应用；（6）热流道技术、精密测量及高速扫描技术、逆向工程及并行工程的发展与应用；（7）模具标准化及模具标准件的发展及进一步推广应用；（8）优质模具材料的研制及正确选用；（9）模具自动加工系统的研制与应用；（10）虚拟技术和纳米技术等的逐步应用。1.3 IMOLD模具设计流程1.3.1Solidworks/IMOLD插件概况 Solidworks是三维机械设计软件市场中的主流软件，易学易易用的特点使它成为大部分设计人员及从业者的首选三维软件，成为终端工程应用的通用CAD平台，在国内模具制造业具有相当多的装机量。另外，在世界范围内有数百家公司基于Solidworks开发了专业的工程应用系统作为插件集成到Solidworks的软件界面中，其中包括模具设计、制造、分析、产品演示、数据转换等，使它成为具有实际应用解决方案的软件系统。IMOLD插件是应用于Solidworks软件中的一个Windows界面的第三方软件，用来进行注塑模的三维设计工作。它是由众多的软件工程师和具有丰富模具设计、制造经验的工程师合作开发出来的，它的设计过程最大程度地满足了加工的需要。在开发工程中利用UG中的WoldWizard模具设计技术并进一步加强了它的功能。IMOLD软件提供给模具设计者一系列必须的工具，来对任何类型的产品进行模具设计。它完全集成于Solidworks的界面中，成为一个造型设计的整体，模具设计师通过它可以在一个装配方案中进行包括设计方案管理、模具设计过程、加工和模具装配的整个处理过程。它的无缝集成的特点使得用户在工作时不需要离开Solidworks软件或使用其他的设计软件。IMOLD提供的一整套功能对模具设计者来说都是必不可少的，它们将帮助经验丰富的设计师减少产品从设计到制造完成所需要的时间，从而大幅度提高生产率，它的界面直观、友好并且具有互动性，这使得软件的学习和使用成为一种愉快的事，减少了虚席和使用过程中的弯路。同时它的设计过程和方法包含的设计理论对模具初学者也具有极强的指导意义。1.3.2IMOLD菜单/工具 选择菜单栏中的“工具”“插件”命令，弹出如图所示的“插件”对话框，勾选IMOLDV8选项，加载所示的IMOLD工具栏。下面对该工具栏的几项功能作简单介绍。注塑模向导工具栏Solidworks插件对话框 （1）“数据准备”按钮：数据准备模块的功能是惊醒原始模型文件的调用、定位、复制等操作，以便为后续的设计提供合乎的三维模型。 （2）“项目管理”按钮：在模型数据准备阶段后，所有的设计方案都将从这一步开始进行。可以通过它开启一个已经存在的设计方案或者创建一个新的设计方案，在它的设置界面中还可以对设计方案所用的单位、塑料材料及相关文件的命名进行定义，还可以针对材料、外形等因素对零件设置不同方向上的不用收缩率。 （3）“型芯/型腔设计”按钮：该模块提供了创建型芯和型腔零件的功能，在模具业为数控加工提供型腔成型面这个过程一般成为分模，在每一个模具设计软件中都提供有这个功能。在Solidworks中，这个模块的功能非常强大，它首先创建于型芯和型腔零件的模块，然后从模型零件上自动提取曲面进行分模，包括两种分模方式：标准分模和紧接分模。根据产品模型的具体情况可以使用任一种或两种方法创建型芯和型腔零件。并且这些创建方法均能保证产品模型和创建的型芯、型腔零件间的关联关系。 （4）“布局设计”按钮：该模块提供了在多型腔布局的模具中安排各个型腔位置的功能，它的编辑功能还可以对已有的布局结构进行编辑、平移等操作，它的设计界面与Solidworks的功能设置界面相似。 （5）“浇注系统”按钮：这个模块用于创建注塑模的浇口和流道系统，包含各种常见浇口种类，还提供各种流道种类，以满足不同设计需求。 （6）“模架设计”按钮：这个模块可以从系统提供的模架库中调入设计多需的模架，并且在调用前有示意图可以观察模架参数，并进行设计各项参数。 （7）“顶杆设计”按钮：这个模块能在模架中指定的位置添加类型的顶杆，也可以通过它的设置界面自定义适合当前设计方案的顶杆。在这个模块中还提供有修剪功能，用于将所有的顶杆修剪到型芯曲面上，在顶杆设置完成后还提供了从顶杆所通过的模板中自动生成槽腔的功能。 （8）“滑块设计”按钮：这个模块提供了标准的滑块组件，设计者可以很方便地加入一个或几个侧型芯，这样可以加工出用于零件外侧的内陷区域的成型部分。设计师软件能够自动考虑滑块的位置、行程和斜导柱的角度之间的关系。该模块提供的数据库有两种滑块类型（标准型和通用型）用于模具设计。1 模具的总体设计1.1模具总体方案设计设计模具时，首先要确定合适的注塑机，并了解它的技术规范要求：注塑机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程、模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸,注塑机喷嘴孔直径和喷嘴球头半径值。然后根据现有注塑机的规格、所要求塑件的质量、塑件成本及交货期等，确定型腔数目。浇注系统分为主流道、分流道、浇口、冷料穴等。由于主流道与高温高压的熔融塑料接触所以外面要加个浇口套。分浇道的形状尺寸主要取决于塑件的体积、壁厚、形状以及所加工塑料的种类、注射速率、分浇道长度等。主流道与分流道采用圆角过渡，这样可以减小料流转向过渡时的阻力。分流道的布置要均匀处理，确保熔融塑料由主流道到各分流道的距离相等。分流道表面不必很光，这样可以使熔融塑料的冷却皮层固定，有利于保温。分流道与浇口采用圆弧过渡，有利于熔料的流动及填充。浇口是连接分流道和型腔的桥梁，它具有两个功能：第一，对塑料熔体流入型腔其控制作用；第二，当注塑压力撤销后，浇口固化，封锁型腔，使型腔中尚未冷却固化的塑件不会倒流。根据制品的特点初采用点进料点浇口形式浇注系统。型腔分型面和形状的确定：注塑模有一个分型面和多个分型面的模具，分型面的位置有垂直于开模方向、平行于开模方向以及倾斜于开模方向几种，分型面的形状有平面和曲面等。根据制品的形状采用单分型面分型。 排气系统的设计：本模具采用间隙排气，利用分型面的配合间隙自然排气。推出机构的设计：推动的动力来源有手动推出、机动推出和液压与气动推出机构。本设计可采用机动推杆推出，合模时复位杆首先与定模边的分型面接触，而将推板和所有的推杆一道推回原位。本模具设计采用塑件留在动模，要保证塑件不应推出变形或损坏，还要保证塑件的良好外观和结构可靠。1.2分析塑件的工艺性1.2.1肥皂盒上盖的造型设计肥皂盒在我们的生活中非常普遍，几乎每家都要用到。市场上也专门有各式各样的肥皂盒出售，形状各异，据了解很多肥皂盒的外形设计得比较好看，但是在进行模具设计时比较困难。此次设计的是肥皂盒上盖，结构虽简单，但实用性很好。此次是在solidworks软件辅助下完成的。产品的三维模型图如下:图1-1塑件三维模型图1.2.2塑件使用材料的种类及工艺特征塑件为肥皂盒上盖，选用的塑料品种为ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物），比重:1.05克/立方厘米。基本特性：ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。 ABS树脂是目前产量最大、应用最广泛的聚合物，它将PS、SAN、BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧、硬、刚相均衡的优良力学性能。ABS工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。 ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 ABS工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。成形特点：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5060度，对高光泽、耐热塑件，模温宜6080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37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分析塑件的结构工艺性 该塑件结构简单，精度要求不是很高。塑件的尺寸公差推荐值参考模具设计与制造手册的2-17，塑件的精度等级参考表2-18。 建议采用的精度等级如下：表2-18塑件的精度等价参考表材料高精度一般精度低精度ABS345在此选用精度IT5。1.2.4工艺性分析为了满足制品表面质量的要求和提高成型的效率，本设计采用侧浇口，该浇口的分流道位于模具的分型面处，浇口横向开设在模具的型腔处，从塑件侧面进料，所以塑件外表面不受损伤，不会因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观的效果。注塑成型工艺条件 ABS的注射工艺参数(1) 注塑机类型：螺杆式(2) 螺杆转速（）：30(3)预热和干燥：温度（）8085 时间（）23（4） 料筒温度（）：后段150170 中断165180 前段180200 （5）喷嘴温度（）：170180 （6）模具温度（）：5080 （7）注射压力（）：60100 （8）保压压力（）：4050 （9）成型时间（）：注塑2090；高压05 成型周期50220；冷却20120 （10）后处理：方法红外线、烘箱 温度（）70 时间 （） 24 2 注射机的型号和规格选择 注射模是安装在注射机上使用的。在设计模具时，除了应掌握注塑成型工艺过程外，还应对所选用注射机的有关技术参数有全面的了解，以保证设计的模具与使用的注塑机相适应。2.1 注塑机的原理 注塑成型是热塑性塑料的主要成型方法。它的成型过程是，塑料在塑料注射机的料筒中加热到一定温度，使熔融并保持流动状态，然后在注射机挤压系统的高压下，定温、定压、定量地注射到闭合的模腔内成型，熔料经过冷却固化成与模腔相对应的形状，模具开启后将成型的塑件顶出，其注射成型的工艺流程为：粒状塑料熔融塑料注射机合模冷却定型开模顶出成型塑件。2.2 注射机的选用注塑机大小必须与模具大小相匹配。注塑机太小，难以生产出合格的制品；注塑机太大，运转费用贵，且动作缓慢，增加了模具的生产成本。在选用注塑机时，一般要校核其额定注射量、锁模力、注射压力、模具在注射机安装部分相关尺寸、开模行程和退出装置等。2.2.1塑件体积和浇注系统凝料体积的初步估算已知ABS塑料的密度，由solidworks软件质量特性功能测得塑件体积=35.67，塑件的质量。 浇注系统凝料体积的初步估算:浇注系统的凝料体积在设计之前是不能确定的数值，但是可以根据经验按塑件体积的0.21倍来估算。由于采用的流道简单并且较短，且塑件较小，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来计算，所以一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为：2.2.2注塑机型号初步采用一模两腔形式，考虑到塑料品种、塑件结构、生产批量、注射工艺参数及注射模具尺寸大小等因素。参考塑料模具设计手册，根据注射塑料的体积，可以选择的注塑机有和或者更大注射量的注塑机，初选型螺杆式注射机.由参考文献【7】表1-7知注塑机主要技术参数如下：理论注射量：120 最大注射面积/ ：320锁模力/：900 模板行程/：300最大模板厚度/：300 最小模板厚度/：200拉杆空间（长宽）：290260 定位孔直径/：100喷嘴球半径/:12 喷嘴孔半径/：4顶出孔径/：50 注射压力/：1202.3 型腔数目的确定 模具型腔的数量通常是客户或者产品工程部根据产品的批量、塑料制品的精度、塑料制品的大小、用料以及颜色来确定的。但作为一名模具设计工程师，还必须考虑塑料的成型工艺、成型设备以及模具的制作等其他因数，对于不合理的型腔数量，要提出自己的意见。2.3.1 按注塑机的最大注射量确定型腔数目根据 （2-1）得 即 考虑到塑件的精度和结构要求，每增加一个型腔，塑件的精度就会相应降低，所以决定采用一模两腔形式，满足初选的型腔数。式中 n型腔数目 注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； 注射机允许的最大注射量； 单个塑件的质量或体积； 浇注系统凝料量 2.4 型腔的分布 型腔的排布与浇注系统布置密切相关，型腔排布应使每个型腔都通过浇注系统，从总压力中均等地分布得所需的足够压力，以保证塑件熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均已稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，尽可能采用平衡的流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。本模具型腔垂直对称分布，能保持注射过程中浇注系统的平衡。型腔布局如下图：图2-1型腔分布图3 浇注系统的设计注射模具浇注系统是将注塑机料筒中的熔融塑料从喷嘴高压喷出后，稳定而顺畅地充入并同时充满型腔的各个空间的通道。它在冲模及塑料固化后过程中还将注射压力平衡地传递到型腔的各个部位，以获得填充殷实、完整、质量优良的塑件。3.1 主流道设计主流道是指紧接注塑机喷嘴到分流道为止的那一段锥形流道，熔融塑料进入模具时首先经过它。其直径的大小与塑料流速及冲模时间的长短有密切关系。 根据选用XS-ZY-125型号的注塑机，由参考文献【7】第77至88页可以得到注塑机喷嘴的有关尺寸为： 喷嘴孔直径 喷嘴前端球面半径SR=12mm主流道相关尺寸的计算：根据模具主流道与喷嘴的关系 得 1.主流道进口端球面半径SR=+(12)=12+1=13mm 2.主流道进口端孔直径 3.主流道大端直径（取锥角） 4.主流道长度 由标准模架结合模具结构确定 5.浇口套总长 为了便于凝料从主流道中拔出，锥角，锥孔内壁粗糙度为0.8，圆锥孔大端处应有。3.2 主流道衬套形式 主浇道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，容易磨损，对材料的要求比较高，故将其分开设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。主浇道浇口套用四个螺钉均布固定，其固定形式如图所示：图3-1主浇道浇口套及其固定形式主流道小端入口处于注塑机喷嘴反复接触处，属于易损件，对材料要求较严格。因而模具主流道部分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进行单独加工和热处理，常采用碳素工具钢。如T8A，T10A等，热处理硬度为50HRC55HRC。3.3 分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置。分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。分流道在分型面上的布置与型腔排列有关，但应遵循两方面的原则：1、 排列紧凑，缩小模具板面尺寸；2、 流程尽量要短，锁模力力求平衡。该模具的流道位置的布置采用平衡对称式，每个塑件用两个浇口进料，这样弯折少，长度短，注射过程中保持平衡，达到很好的效果。3.3.1分流道的形状和尺寸分流道的截面形状有圆形、六边形、半圆形、梯形、矩形、U形等。断面的比表面积直接关系到熔体的热量损失和流动阻力，在其它条件相同时，比表面积越大则热量损失和流动阻力也越大；反之亦然。考虑塑料制件的结构，所用塑料的工艺特性、成型工艺条件及分流道的长度等因素，采用圆形截面的分流道，效率最高。由参考文献【7】表4-1的塑料常用分流道直径推荐表范围知ABS的范围为4.89.5，因为ABS塑料流动性好，取分流道直径为8。分流道表面的粗糙度去，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切率和剪切热。3.4 浇口的设计 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的最后部分，其作用是使塑料以较快速度进入并填充型腔。它能很快冷却封闭，防止型腔内还未冷却的熔体倒流。设计时须考虑产品尺寸、截面尺寸、模具结构、成型条件及塑料性能。浇口应尽量短小，与产品分离容易，不造成明显痕迹。 在开设浇口时应注意以下几点：（1）浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置。（2）浇口应设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩。（3）浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除。（4）浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位。（5）对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯受冲击变形。（6）浇口应设在不影响制品外观的部位。 （7）不要在制品承受弯曲载荷或冲击的部位设置浇口。3.4.1 浇口类型的选用 浇口对冲模流动和补料时间起着控制性作用。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。常见的浇口形式及各自优缺点如下： （1）侧浇口：属于小浇口的一种，截面形状简单，加工方便，能对浇口尺寸进行精细加工，表面粗糙度小。可根据塑件形状特点和冲模需要，灵活地选择浇口位置。由于截面尺寸小，因此去除浇口容易，痕迹小，制品无熔合线，质量好。 （2）点浇口：浇口尺寸很小，开模时容易自动切断，熔接痕小。易取得浇注系统的平衡，也利于自动化操作，但压力损失过大，收缩大，塑件易变形，同时在定模部分需另加一个分型面，以便烧口凝料脱模。 （3）护耳浇口：适用于小尺寸浇口会产生喷射场合，但成型后加工余量大。 （4）直浇口:注塑压力和热量损失小，固化时间长，延长了补料时间，补缩效果好，但浇口附近易产生残留内应力，浇口处易产生缩孔、气泡、开裂、缩孔等缺陷。综合考虑塑料特点和模具结构，比较上述几种浇口的特点选择侧交口浇注形式，加工容易，修整方便，并可根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，对各种塑料的成型适应性均较强。3.4.2侧浇口的结构尺寸由于侧浇口的种类较多，由塑料模具设计手册之二表5-45得ABS塑料的推荐侧进料口尺寸（），如下：表5-45 ABS塑料的推荐侧进口尺寸表塑件壁厚进料口宽进料口深进料口长1.01.41.811.40.81.51.62.21.21.62.02.03.01.41.82.52.53.81.62.4由上表取深度，宽度,长度。其尺寸实际应用效果如何，应在试模中检验与改进。4 冷却系统的设计 冷却系统在模具设计中是很重要的一部分，冷却水道的布置对成品的质量尤为重要，下表是模具温度对成品的影响。 表3-1不正常模温对塑件质量的影响模具温度塑件质量情况现象 过高缩孔在壁厚部分，易冷却地方先硬化，未冷却的地方先收缩，而产生缩坑。模具温度过高易产生缩孔溢料因为模具具有间隙，当温度过高，型腔内塑料粘度低，流动大，易从缝隙溢料不均匀变形各部位冷却不均，造成收缩不一致，产生变形过低填充不良温度过低，型腔内塑料粘度高难流动，填充不均熔接焊两股料流汇合时，由于模温低，产生不能完全熔合而出现类似毛发状的细纹线表面不光泽出现表面不十分有光泽的情况温度调整不得当机械性能不良当模温过高或过低时，对部分塑料，结晶不良造成机械性能不良由上表可以知道冷却水道的位置取决于制品的形状和不同的壁厚。原则上冷却水道应设置在塑料向模具热传导困难的地方,根据冷却系统的设计原则,冷却水道应围绕模具所成型的制品,且尽量排列均匀一致。设计冷却水道需考虑如下因素：a.模具的结构形式，对冷却系统设计直接有关；b.模具的大小和冷却面积；c. 塑件熔接痕位置；d. 水孔边离型腔的距离一般保持在1025mm，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率降低。水孔以直径一般在8mm上，根据模具大小决定；e.水孔管路应畅通无阻；f.水管接头的位置应放在尽可能不影响操作的一侧；g.冷却水孔管路最好不开在型腔塑料溶接的地方，以免影响塑件强度。4.1 冷却系统冷却参数的计算设定模具平均工作温度为,用常温的水作为模具冷却介质，其出口温度为.1.计算所需冷却水量： （4-1） 式中；通过模具的冷却流量（g）； 单位时间内进入模具的塑料重量（g）； 每克塑料的热容量（J/g）； 出水温度（）； 入水温度（）； 热传导系数；由式上式计算得：=600g2.计算冷却水道的直径d： （4-2） 式中：冷却液密度（g/m2）； 冷却水道的长度（cm）；由式上式计算得：水道直径为5.8mm，取水道直径为8mm，冷却效果更好良好。4.2 冷料穴的设计 冷料穴是用来接收冷料，防止冷料进入烧注系统的流道和型腔，同时还是在开模时将主流道和分流道的冷凝料勾住，使其保留在动模一侧，便于脱模的功能。 冷料穴设计在主流道对面的动模板上，其标称直径与主流道大端直径相同或稍大一些，深度约为直径的11.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。选用端部为Z字形拉料杆形式的冷料穴，如下图：图4-14.3 排溢系统的设计 在注塑熔体填充注射模腔过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸气，塑料局部分解产生的低分子挥发气体，塑料助剂挥发（或化学反应）所产生的气体及热固性塑料交联硬化释放的气体等。这些气体如果不能被熔融塑料顺序地排出模腔，将在制件上形成气孔、接缝、表面轮廊不清、不能完全充满模腔，同时，还会因为气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕、色泽不佳等缺陷。排气系统应保证迅速、有序、畅通。排气速度与注射速度相适应。模具的排气可以利用排气槽排气、分型面排气，利用型芯、推杆、镶件等的间隙排气。 该模具为中型模具，可以通过分型面和顶杆来排气，不需设置排气槽。排气间隙以不产生溢料为限，取为。4.4 分型面的选择设计分型面的设计原则：（1）分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处，才能使塑件从模具中顺利地脱模（2）分型面的选择应有利于塑件的脱模（3）分型面的选择要保证塑件的精度要求，光滑的表面不应设计成分型面以避免影响外面质量，要求同轴度的部份要放到分型面的同一侧，以保证同轴度要求（4）分型面作为主要排气渠道，应将分型面设计在熔融塑料的流动走未端，有利于型腔内气体排出（5）应使模具零件易于加工。 不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法都必须首先确定分型面，因为模具结构很大程度上取决于分型面的选择，为保证塑件能顺利分型，主分型面应首先考虑选择在塑件外形最大轮廓处。图4-1分型线图4-2分模爆炸图5 成型零部件机构的设计与计算模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件成为成型零件，包括凹模、型腔、型芯、镶块等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高雅、料流的冲刷。脱模时与塑件间发生摩擦。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，对关键零件进行强度和刚度校核。5.1 成型零件结构设计5.1.1 凹模的设计凹模用以成型塑料制品的外表面，其结构特点随着制品的结构和模具的加工方法而变化。凹模有整体式和组合式两种。组合式凹模的刚性不及整体式，且易在塑料制品表面留下痕迹，影响外观，模具机构也比较复杂，本次设计的凹模是在定模扳进行加工并进行成型的。 对小型塑件采用多型腔模具成型时，各单个型腔采用机械加工、冷挤压、电加工等方法加工制成。该凹模形状及尺寸的一致性好，更换方便，加工效率高，可节约贵重金属。5.1.2 型芯的设计型芯又叫凸模或阳模，是构成塑件内部几何形状的零件。型芯包括主体型芯、小型芯、侧型芯和成型杆以及螺纹型芯等。主型芯的结构形式也分为整体式和组合式，由于设计的制件结构教简单，所以选用整体式结构，加工方便，简化了结构。小型芯常单独制造，再嵌入模板中，最简单的是用过盈配合直接从模板上面压入，但是要在型芯下部铆接，主要是为了防止配合不紧密时被拔出的问题。图5-2型芯5.2 型芯和型腔工作尺寸计算塑料模具型腔在成型过程中受塑料熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度的计算来确定型腔壁厚，尤其对重要的精度要求高的模具型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。 由参考文献【7】第145至146页得到如下公式： ABS塑料的收缩率是 平均收缩率： 型腔的径向工作尺寸： 型腔的深度尺寸： 型芯的径向尺寸： 型芯的高度尺寸：式中 D-型腔的最小基本尺寸； -塑件的最大基本尺寸； -塑件的公差； -模具的制造公差，取； H-型腔深度的最小基本尺寸； -塑件的最大基本尺寸； -型芯的最大基本尺寸； -塑件的最小基本尺寸； -型芯高度的最大尺寸； -塑件内形深度的最小尺寸。5.2.1 型腔工作尺寸的计算 由互换性与测量技术表3-4按IT5查得各基本尺寸的公差值，按IT9级公差选取。 5.2.2型芯工作尺寸的计算 6 合模导向机构的设计为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。 设计要点：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位，其中心至模具边缘应有足够的的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。2.该模具采用4根导柱，其布置为等直径导柱对称分布。3.该模具导柱安装在支撑板上，导套安装在定模固定板上和推板上。4.为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应有承屑槽，即可削去一个面或在导套的孔口倒角，该模具采用后者。5.在合模时，应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。6.动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。6.1 导柱的设计导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。导柱既可以设计在动模一侧，也可以设计在定模一侧，应根据模具结构来确定。标准模架的导柱一般设计在动模部分。在不妨碍脱模的条件下，导柱通常设计在型芯高出分型芯面较多的一侧。 导柱导套的技术要求： 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。 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。 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。 数量及布置 导柱应合理布置在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具强度。 配合精度 导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过渡配合，导柱的导向部分通常采用H7/f7或H8/f7的间隙配合。图6-1导柱6.2 导套的结构设计 设计时采用标准导柱、导套 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。 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。 固定形式及配合精度：本设计导套用H7/r6配合镶入模板。图6-2导套7 脱模推出机构设计在注塑模中，将冷却固化后的塑料制品及浇注系统凝料从模具中安全无损坏地推出的机构称为脱模系统，也叫推出系统或顶出系统。本次设计采用推杆推出机构。7.1 脱模机构的设计原则 1.因为塑料冷却收缩时抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模； 2.顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强条、凸缘、壁厚等处，作用面积尽可能大些，以防止塑件变形和损坏； 3.为保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位； 4.若顶出部位需设在塑件使用或装配的基面上时，为不影响塑件尺寸和使用，一般顶杆与塑件接触处凹进塑件0.050.1mm，否则塑件会引起凸起，影响基面的平整。7.2 推杆的结构形式及形状推杆包括圆推杆、扁推杆及异形推杆。因制品的几何形状及型腔结构等的不同，所用推杆的截面形状也不尽相同，其中圆推杆退出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，损坏后也便于更换，再此选用推杆的截面形状为圆形。如下图： 图7-1推杆7.3 推杆的固定方式如下图，是最常见的一种结构形式。从图中看出，除了配合部分外，其余部分都有0.5的单边间隙；一部分是为了排气需要外，其余都是为了防止在做模时产生的孔距误差，引起组装后产生蹩劲的现象。给顶杆底部固定部分以较大的自由度，调正位置并定心自如后再用螺栓紧固。 图7-2推杆固定方式7.3.1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）： (7-1) 式中 -型芯或凸模被包紧部分的断面周长（cm）; -被包紧部分的深度（cm）; -由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取； -磨擦系数，一般取； -脱模斜度； 7.3.2推杆的设计 推杆的强度计算 查塑料模设计手册之二式5-93得d=（） (7-2) d圆形推杆直径cm 推杆长度系数0.7 l推杆长度cm n推杆数量 E推杆材料的弹性模量N/(钢的弹性模量E=2.1107N/) Q总脱模力 取 。 推杆压力校核 查塑料模设计手册式5-94= (7-3) 取320N/mm HRC55（2）导套加工工艺路线：毛坯（棒料） 球化退火 车削加工（内圆配合部分留磨量0.10.15mm） 热处理（淬火或渗碳淬火） 内圆磨削 精磨至要求尺寸。T8A钢淬火处理，硬度HRC55（3）座板的加工工艺路线： 毛坯在铣（或刨）床上粗加工上、下两平面，留精加工余量，热处理，最后在平面磨床上精磨到符合图纸要求。铣六个面精铣六个面钻孔扩孔攻丝磨精度要求高的部位。45钢，热处理：调质200HBS。（3）支承板加工工艺路线：毛坯 铣床加工 热处理 精磨到要求。45钢，热处理硬度：4045HRC（4）推杆固定板加工工艺路线：毛坯 球化退火 铣床加工 热处理 精磨到要求。45钢，一定的强度和刚度，热处理：调质200HBS。（5）推板加工工艺路线：毛坯 铣床加工 热处理 精磨到要求。45钢，热处理硬度：4045HRC（6）垫块加工工艺路线：毛坯 铣床加工 热处理 精磨到要求。45钢，一定的强度和刚度，热处理：调质200HBS。（7）浇口套加工工艺路线：毛坯 车床加工 钻孔 铰孔保证主流道表面粗糙度R0.8mT8A热处理硬度5357HRC总结为期一个学期的毕业设计即将结束了，这次毕业设计，使我们对所学过的专业知识、机械与模具知识有了全面地回顾，巩固了知识体系，获得了一次综合性的训练，对我们毕业生来说是踏上工作岗位前的一次严格的检验。这次毕业设计我主要是进行塑料肥皂盒上盖模具的设计，并分析主要零件的加工制造与加工工艺，因为自己学习的模具知识不是很多，所以在设计过程中遇到的问题也比较多，为此我先复习有关注塑模具的知识，到图书馆借了很多书籍，在网上也看了很多视频教程，使自己对注塑模加深理解。对所要设计内容有了感性认识，为毕业设计奠定了基础。同时，我还针对注塑模的设计与制造进行了文献检索，了解了模具设计的基本步骤与发展现状，并制定了设计方案和具体的进度计划。从设计开始阶段到最终的完成，在此之间查阅了很多资料，通过不断学习，以及向老师同学们寻求帮助，期间曾为某些问题纠结很久，也为这毕设感到烦恼，但是我并没有就此松懈，而是坚持到最后，最终完成了毕业设计。在具体设计的过程中中，我充分利用大学所学的专业知识，特别是四年来积累的在工程领域分析问题、解决问题的方法。通过AutoCAD和solidworks两种软件的辅助下进行造型设计，锻炼了我对两种常用制图软件应用的熟练程度，同时也让我看到了二者的不同点和相互互补的地方，区分开了二者的优劣，查了很多公式，锻炼我查阅资料的能力，为我以后进一步学习奠定了良好的基础，。本人模具有以下几个特点：a.模具采用的是单分型面注塑模具。b.模具采用侧浇口浇注的方式，脱模方便，不会在盒盖留下很大痕迹。c.本设计采用双型腔模具，生产效率和精度要求可以达到生产要求。d.模板零件大部分均采用标准件，这样就大大缩短了模具的开发周期，模具的型腔结构复杂，加工时应该考虑使用电火花。由于本人水平有限，设计中难免存在一些缺陷，尚待逐步改进。这次毕业设计让我对一套模具从设计到加工的全过程有了清醒而直观的认识，了解了注塑模的工作原理，对模具主要零件的设计及精度的确定具备了一定的经验知识，能够对模具设计中常出现的问题提出合理的解决方法，这些都为我以后从事实际工程技术工作奠定了一个坚实的基础。谢 辞 在本论文的完成过程中，我的导师/教授给予了我悉心指导和热情鼓励，使我顺利完成了论文工作。他严谨的治学态度、渊博的知识和执着的敬业精神给我留下了深刻印象。激励我克服困难，广泛涉猎新思想、新理论，不断地探求新的科学发展。同时，也让我懂得如何去踏踏实实地工作、勤勤恳恳地做人。论文工作量十分大，没有试验条件，加之我的模具设计实践操作知识很少，在做课题的过程中遇到了很多困难，论文在龙向前老师的热心帮助下才得以顺利完成，在此，谨向龙老师表示衷心的感谢和诚挚的敬意。同时，感谢在做课题过程中为我提供便利和帮助的老师和同学们。感谢班的所有同学们，感谢我们在一起度过的这段忙碌又偷快的时光。在此，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意!衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授!参考文献1 许发越.模具标准应用手册M.北京：机械工业出版社，1994.2 颜智伟编著.塑料模具设计与机构设计M.北京：国防工业出版社，20063 彭建声.模具设计与加工速查手册M.北京：机械工业出版社，20054 胡仁喜.刘昌丽.模具设计：solidworks2010中文版M.北京：机械工业出版社2010.95 屈华昌主编塑料成型工艺与模具设计北京机械工业出版社20036 徐佩弘塑料制品与模具设计北京中国轻工业出版社200177 王文广等主编. 塑料注射模具设计技巧与实例. 北京：化学工业出版社.20048 付伟，陈碧龙.注塑模具设计原则、要点及实例解析.北京：机
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