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浙江工贸职业技术学院汽车与机电工程系毕业设计（论文）任务书课题名称： 肥皂盒模具的设计 专 业： 模具模具设计设计与制造与制造 班 级： 03（ （1）班）班 姓 名： 张 慧 学 号： 17 号 指导教师： 谭 小小 红红 2006 年 3 月 14 日浙江工贸职业技术学院汽车与机电工程系毕业设计（论文）任务书1、课题内容与要求 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。要求：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 2、课题参考文献 1 塑料模具设计手册 第 1 版刘昌祺主编北京：机械工业出版社，1999 年2 精通 PRO/E 中文野火版模具设计. 李军主编. 北京: 中国青年出版社, 2004 年3塑料模设计及制造李学锋主编北京：机械工业出版社，2001 年 4模具设计与制造实训教程李学锋主编北京：化学工业出版社，2004 年5有关模具设计的网络 / 等等3、课题任务进度安排第 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。教研室主任意见： 教研室主任（签名）： 年 月 日浙江工贸职业技术学院汽车与机电工程系毕业设计（论文）开题报告 课题名称： 肥 皂 盒 专 业： 模具设计与制造 班 级： 03 （1） 班 姓 名： 张 慧 学 号： 17 号 指导教师： 潭 小 红 2006 年 03 月 14 日 浙江工贸职业技术学院汽车与机电工程系毕业设计开题报告毕业设计开题报告1、课题研究的现状和意义目前市场上的很多肥皂盒五花八门，种类繁多，想尽办法吸引人们的眼球。具体说来，一、注重外观设计一、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、解决技术问题二、解决技术问题还有的就是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内。三、功能集成三、功能集成还有就是肥皂盒功能的集成，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 2、课题要解决的问题或研究的基本内容 我本次设计题目为“肥皂盒上盖” ，肥皂盒应用相当广泛，几乎每个家庭都会用，所以对此的设计就尤为重要。据调查了解，许多肥皂盒外型确实相当好看，可是模具设计较困难，所以成本高，市场价格也相当的高，如；另外有些颜色色泽较差，而且肥皂盒内易积水，肥皂也就易软化，如。我本次设计主要以解决易积水肥皂软化缩短寿命的问题。我设计的肥皂盒是肥皂放在上盖上，上面有些突出，以使肥皂和盒之间以点接触，使水易流出。流出的水通过斜度和盖底孔流入下盖沉积，下盖和上盖底孔有一段距离，积水不能与肥皂接触，这样，就能延长肥皂的寿命。在使用一段时间后，把水从肥皂盒下盖倒出，就能使房间保持清洁干燥，不会有肥皂水漏出。其结构如下图所示 。 3、课题研究拟采用的手段和工作路线运用 CAD 画出肥皂盒模具的装配图，拆画所有零件图，完成毕业设计说明书。4、课题研究进程计划 第 3、4 周：根据调查了解产品市场情况，写出开题报告 第 5 周：对产品进行初步的分析改进 第 6 周：进行分析计算，选定模架等 第 7 周：设计模具，并绘制部分结构零件 第 8 周：绘制未完成的零件及总装配图等 第 9 周：做答辩课件，电子文档等，准备答辩 5、课题成果论文 图纸 产品或作品 应用程序 其它：指导教师意见： 指导教师（签名）： 年 月 日教研室主任意见： 教研室主任（签名）： 年 月 日浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书1 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 2 3.1 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 4 5.1 主流道的设计4 5.2 分流道的设计4 5.3 分型面的选择设计原则5 5.4 浇口的设计6 5.5 冷料穴的设计6 5.6 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 7 7.1 型腔、型芯工作尺寸计算 7八 导向机构的设计 10 8.1 导柱的设计 10 8.2 导套的结构设计 10 8.3 推出机构的设计 10九 冷却水道的设计 11十 校核12 10.1 整体式圆形型腔壁厚度的计算 12 10.2 整体式圆形型腔底板厚度的计算 13 10.3 注射机有关工艺参数的校核 13 10.4 模具厚度 H 与注射机闭和高度 14十一 结束语14十二 参考文献 14浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书2 任务书 塑件名称：香皂盒上盖 塑件材料：ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物） 塑件产量：中批量 工作要求：化学性能稳定，能耐一般的化学腐蚀，对皮肤无刺激，无害，在一定的温度、酸性条件下，不易氧化腐蚀分解，并具有良好的绝缘性。浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书1一 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 建模如图 1.1 和 1.2。-42 HRC 图 1.1 肥皂盒整体外型图 图 1.2 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，浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书2二 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：5070 /C: 注射压力：7090MPa: 保压力： 5070MPa: 注射时间：35s: 保压时间：1530s: 冷却时间：1530s: 成型周期：4070s: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。图 3.1 型腔分布图浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书3四 注射机的选择4.1 塑件体积的计算按照图 1 塑件所示尺寸近似计塑件体积： 1(28.71/180 1586.69/180 2.5)V 370.6 2(2570.52 2 1316.31 2299 4410 2) 2 26cm1V 塑件质量：g=26.91g26 1.035M 4.2 按注射机的最大注射量确定型腔数目根据 （4-1）1pkmmnk得 (4-2)1pnmmmk 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；m 4.3 估算浇注系统的体积，其初步设定方案如下 图 4.1 浇注系统示意图22234.83() 50541 2312 42v 2216 2 4 10.1cm浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书44.4312 26 10.177.60.8pnmmmcmk 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：；04dmm 喷嘴前端球面半径：；012Rmm 根据模具主流道与喷嘴的关系 00120.51RRmmddmm: 取主流道球面半径：；13Rmm 取主流道小端直径：；5dmm 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，取其值为，26:3经换算得主流道大端直径为7.6 图 5.1 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浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书5 图 5.2 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 5.3浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书6 图 5 .3 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 5.4 图 5.4 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）浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书7 图 5.4 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，图 6.1 图 6.1 模架模型图浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书8七 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)34DDDQ平模（）型腔深度： (7-2)23HHQ平模（H）型芯外径： (7-3)34ddQ-平模（d）型芯深度： (7-4)23hhQ-平模（h） 型腔径向尺寸（mm ）;D模- 塑件外形基本尺寸（mm）;D-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）;d模-型腔深度（mm） ；H模-塑件高度（mm）H-型芯高度（mm） ；h模-塑件孔深基本尺寸（mm） ；h7.1.1 型腔尺寸计算基本尺寸/mm 公差值/mm 计算100 0.44 10.440.33410000.223(100 100 0.55%0.44)1004D 4 0.14 10.140.0484400.0833(44 0.55%0.14)44D 30 0.24 10.240.0543000.013(3030 0.55%0.24)304D 104 0.5 10.50.322410400.1973(104 104 0.55%0.5)1044D 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书9324 1.2 11.21.182432400.8823(324324 0.55%1.2)3244D 6 0.14 10.140.034600.073(66 0.55%0.14)64D 80 0.38 10.380.24548000.153(8080 0.55%0.38)804D 25.5 0.24 10.240.02425.500.043(25.525.5 0.55%0.24)25.54H 6 0.14 10.140.0254600.062(66 0.55%0.14)63H 29 0.24 10.240.0442900.023(2929 0.55%0.24)294L 14 0.20 10.200.03341400.0833(14 14 0.55%0.20)144L 26 0.24 10.240.05342600.0073(2626 0.55%0.24)264L 12 0.18 10.180.01441200.0593(12 12 0.55%0.18)124L 106 0.5 10.50.333410600.2083(106 106 0.55%0.5)1064L 7.1.2 型芯的尺寸计算基本尺寸/mm 公差值/mm 计算 96 0.44 10.440.8649600.753(9696 0.55%0.44)964d 34 0.26 10.260.3843400.3153(3434 0.55%0.26)344d 104 0.5 10.51.075410400.953(104 104 0.55%0.5)1044d 320 1.2 11.20.66432000.363(320320 0.55%1.2)3224d 浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书10 6 0.14 10.140.144600.1053(66 0.55%0.14)64d 80 0.38 10.380.7348000.6353(8080 0.55%0.38)804d 25.5 0.24 10.240.03425.500.033(25.525.5 0.55%0.24)25.54d 8 0.16 10.160.154800.113(88 0.55%0.16)84h 12 0.18 10.180.24641200.2013(12 12 0.55%0.18)124l 27 0.24 10.240.3942700.333(2727 0.55%0.24)274l 10 0.18 10.180.23541000.193(10 10 0.55%0.18)104l 24 0.24 10.240.37242400.3123(2424 0.55%0.24)244l 110 0.5 10.51.105411000.983(110 110 0.55%0.5)1104l 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浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书11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)cossinQLhp f 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；7.811.8MPa: -磨擦系数，一般取；f0.10.2: -脱模斜度； =406.4mm157.3 245.9 2L mm24.5h 406.424.5100.1 cos2sin2QmmmmMPa 得8212.8QN 8.3.2 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) QEn322l6441d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=2.1107N/)2cm2cm Q总脱模力12243764 0.7108212.80.3153.1542.1 10dcmmm 取 。5dmm推杆压力校核 查塑料模设计手册式5-98= (8-3)sdnQ24 取320N/mms浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书12224 8212.8163.5/44N mm 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，其出口温度为60 /C20 /C。30 /C 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435 10/J kg 得 4120.26 35 10/QWQJ kg = 49.1 10/J kg 9.2 求冷却水的体积流量 V 由式 3-41 得： (9-1)1( 12)QVCp tt 433339.1 10 /600.14 10/min1.047 10103020m 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)44max3382phphEJEls 式中 -型腔材料弹性模量；E浙江工贸学院 2006 届毕业生毕业设计说明书13 -梁的惯性矩，其中，；J312lsJ s侧壁厚度。 应使，则取 为一单位宽度，可求得： maxl (10-2) 44331.151.15phphsElE 得435120 24.51.1518.552.0 100.05s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 max 430.56pr