肥皂盒注塑模说明书

课程 设计说明书  学   院      机械工程与力学学院                        专   业      机械设计制造及其自动化       班   级      06机械国贸                     学   号      064095226                  姓  名      王泽勇                       指导教师    李红林         完成日期    2010               目    录  1 塑件工艺性分析      3 2 模具结构分析         4 作过程         4 型面的选择     4 腔数目 和 配置     5 注系统设计       6 型零部件设计     8       12     14     14         16         17         17       17     18           18 1 塑件工艺性分析  塑件分析  图 1为肥皂盒的上下盖的外形简图，材料选用聚苯乙烯（ 精度等级为一般精度（ 4级精度），要求外观表面光泽、无杂色，无收缩痕迹。  A                              B 图 1 （ A） 肥皂盒上盖   （ B） 肥皂盒下盖  料的性能  塑料性能                般型  屈服强度 /                35伸强度 /                35长率（ %）                   伸弹性模量 /                曲强度 /                61度 /（ 3/g     擦系数                  外 有优良的绝缘性能、一定的化学稳定性和耐腐蚀性。  成型特性和条件  1)流动性和成型性优良，成品率高。  2）容易出现裂纹，故塑件壁厚应均匀，脱模斜度不宜过小，塑件不宜有镶件。塑件结构工艺性  根据 特性，一般制件的壁厚应均匀，型腔脱模斜度为 35 30，型芯的脱模斜度为 30 这里取 3制品的平均壁厚，外表面的脱模斜度为 40，内表面的脱模斜度为 30。  生产批量为 5000 套，一模上下盖各一个，即一套。  图 2 模具结构示意图  1- 动模座板   2 3， 4， 13， 14  5 6 7 8 9 1011  12 15 16 1718  19  作过程  开模时，动模板（ 10）与定模版（ 11）分离，由于制件因收缩包紧在型芯（ 19）上和拉料杆（ 09）对浇注系统凝料的作用，塑料制件留在动模板上  ，当移动一定距离（大于制件的高度 ）后，用推杆（ 06）将制件推出，最后将浇注系统凝料与制件分离。  合模时，利用复位杆（ 20）将推杆固定板顶回以使推杆复位。  型面的选择  分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜，我们在这里选用与合模方向垂直的分型面。  选择设计分型面的基本原则是：分型面应选择在塑件断面轮廓最大的位置，以便顺利脱模。同时在选择设计分型面时还应考虑以下因素：  1）分型面的选择应便于塑件脱模并简化模具结构  2）分型面的选择应考虑塑件的技术要求  3）分型面应尽量选择在不影响塑件外观的位置  4) 分型面的选择应有利于排气  5）分型面的选择应有利于模具零件加工  6）分型面的选择应考虑注塑机的技术参数  根据上述原则，模具的分型面选择如图 3所示。  图 3 模具的分型面  腔数目 和 配置  型腔数目的确定  为使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有四种： 1）、根据经济性能确定型腔数目； 2）、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目； 3）、根据注射机 的最大注射量确定型腔数目；  4）、根据制品精度确定型腔数目。  本例中取型腔数目为 2。  型腔的配置  多型腔在模板上排列形式通常有圆形、 H 形、直线形及复合形等，在设计时注意以下几点：  1）尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。  2）型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象。  3）尽量使型腔排列紧凑，以便减小模具的外形尺寸。  本例中的型腔数目为 2，采用直线对称式布置。  注系统设计  浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴到型腔入口的塑料熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料 穴和浇口组成。它向型腔中的传质、传热、传压的情况决定着塑件的内在和外表质量，其布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。  主流道设计  主流道是连接喷嘴与分流道的通道，通常和喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，改善料流的速度。  图 4 主流道 尺寸  主要参数：锥角 =2 3；内表面粗糙度 m ；小端直径 d=喷嘴直径 +(1)径 R=喷嘴球面半径 +(1 2)H=(1/3 2/5)R； r=13 主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材进行单独的加工和热处理。常用 材制作，并淬火处理到 50 55口套、定位圈的结构形式如下图所示 :       图 5 定位环、浇口套的结构简图  分流道设计  分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。  1）分流道的截面形状：通常分流道的断面形状有圆形、矩形、梯形、 U 形和六角形等。为减 少压力损失和传热损失，我们这里就选用半圆形分流道。   2）分流道的尺寸：可以根据塑料的品种来粗略地估计分流道的尺寸 D=14                                             3）分流道的布置：分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。其布置形式有平衡式与非平衡式两类，这里选用平衡式的布置方法。  4）分流道与浇口的连接：分流道与浇口的连接处加工成斜面，有利于塑料熔体的流动及充填。  冷料穴设计  冷料穴设置于主流道对面的动模板上。其作用在于存放料流前峰的“冷料”，防止 “冷料”进入型腔而形成接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径（ 14长度约为主流道大端直径。  浇口设计  浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。该模具采用点浇口，其有以下特性：  1）提高熔体的剪切速率，从而降低熔体粘度；  2）熔体经过小浇口时，强烈摩擦，熔体温度升高，粘度再次降低；  3）浇口小，便于塑件 与冷凝料分离，有利于自动化生产；  4）可以灵活选择浇口位置。  型零部件设计  成型零件的结构设计  成型零件在工作时与塑料直接接触，成型塑件。进行成型零件的结构设计，既要考虑保证获得合格的塑件，又要便于加工制造，还要注意尽量节约贵重模具材料，以降低模具成本。  凹模的结构设计  凹模又称型腔，它是成型塑件外部轮廓的零件。有以下几种结构形式：整体式凹模、整体嵌入式凹模、镶拼组合式凹模，瓣合式凹模等，整体式凹模由整块材料加工制成，强度高、刚性好，不会使塑件产生拼接缝痕迹，可减少注射模中成型零件的数量，便于模 具装配，肥皂盒上下盖属于小型制件，选用整体式凹模，凹模所用材料为 45 钢经调质后硬度为 230凸模的结构设计  凸模（即型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通常可非为整体式和组合式两种类型。我们根据凹模的结构形式选择组合式凸模，它是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成。型芯和动模板所用材料为 45钢经调质后硬度 230成型零部件的工作尺寸计算  设塑件的材料为聚苯乙烯（ 采用一般精度（ 4 级精度）。查得 故其平均收缩率为 因塑件的 精度等级为一般精度，故选取模具的制造公差为零件公差的 14，模具磨损系数为  下盖型芯尺寸  下盖型芯径向尺寸图  其中制品尺寸   h=   ( 1 )  B x 0 . 1 40 0 . 1 4 (1 0 . 0 0 5 5 ) 1 3 3 . 4 4 0 . 5 0 . 5 6 1 3 4 . 4 5     2 ( 1 ) B x 0 . 1 10 0 . 1 1 (1 0 . 0 0 5 5 ) 8 3 . 5 6 0 . 5 0 . 4 4 8 4 . 2 4 0 . 5 ( 1 ) h S h 0 . 0 73 1 . 7 4 + 0 . 5 ( 1 0 . 0 0 5 5 ) 0 . 2 6  上盖型芯尺寸  上盖型芯径向尺寸图  其中制品尺寸   h=   ( 1 ) B x 0 . 1 40 0 . 1 4 (1 0 . 0 0 5 5 ) 1 3 3 . 4 4 0 . 5 0 . 5 6 1 3 4 . 4 1 2 ( 1 ) B x 0 . 1 10 0 . 1 1 (1 0 . 0 0 5 5 ) 8 3 . 5 6 0 . 5 0 . 4 4 8 4 . 2 4 0 . 5 ( 1 ) h S h 0 . 0 62 1 . 7 8 + 0 . 5 ( 1 0 . 0 0 5 5 ) 0 . 2 2  下盖型腔尺寸计算  下盖型腔径向尺寸图  其中制品尺寸   H=   ( 1 ) D S D x 0 . 1 4( 1 0 . 0 0 5 5 ) 1 4 0 . 5 6 0 . 5 0 . 5 6   0 . 1 1( 1 0 . 0 0 5 5 ) 9 0 . 4 4 0 . 5 0 . 4 4   0 . 5 ( 1 ) H S h 0 . 0 63 0 . 2 6 0 . 5 ( 1 0 . 0 0 5 5 ) 0 . 2 6   2 ( 1 ) D S D x 上盖型腔尺寸计算  上盖型腔径向尺寸图  其中制品尺寸   H=   ( 1 ) D S D x 0 . 1 4( 1 0 . 0 0 5 5 ) 1 4 0 . 5 6 0 . 5 0 . 5 6   0 . 5 ( 1 ) H S h 0 . 0 62 5 . 2 4 0 . 5 ( 1 0 . 0 0 5 5 ) 0 . 2 4   模机构设计  脱模机构的类型选择  从模具中推出塑件和浇注系统凝料的机构称为脱模机构。按推出零件对机构分类，可以分为推杆推出、推管推出、推件板推出、推块推出和多元件联合推出等；这里我们采用推杆推出机构。  推杆的固定方式  脱模力计算  脱模力是指将塑件从抱紧的型芯上脱出时所需克服的阻力。它主要包括由塑件的收缩引 起的塑件与型芯的摩擦阻力和大气压力。脱模力的大小与塑件的厚薄及其形状有关。薄壁的矩环形塑件的脱模力计算公式如下：   ( )t a n(c o  式中 F 脱模力 (N)；  2 矩环形塑件的壁厚 (  S 塑料平均成型收缩率；  l 塑件对形芯的包容长度（   型芯的脱模斜度（）；  f 塑件与形芯之间的摩擦系数；  E 塑料的弹性模量 (   塑料的泊松比；  2k 无量纲系数  A 盲孔塑件型芯在垂直脱模方向上投影面积（  肥皂盒下盖的的脱模力 F )a 。肥皂盒上盖的脱模力 F )a 。则脱模力 F=2=68920N 推杆尺寸计算  这里我们通过压杆稳定公式算顶杆的尺寸。  2 1/ 4()   是安全系数，取  ；  N） ;n 是推杆数目； E 是推杆材料的弹性模量（   2 1 / 4 9 . 4 61 8 5 6 8 9 2 01 . 3 ( )4 2 1 0 0 0 0   这里我们取 d=10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。其作用是导向、定位以及承受一定的侧向压力。  导向机构的形式主要有导柱导向和锥面定位两种，这里选取导柱导向机构。  导柱均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘有足够的距离，保证模具的强度。为了使导柱能顺利地进入导套 、导柱端部做成锥形，导套的前端倒角。  导柱滑动部分的配合形式按 H8/套外径的配合按 H7/ 度调节系统设计  模具温度调节系统的重要性  塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。所以，在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。  一般注射模内的塑料熔体温度为 200左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在 60以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。对于熔融黏度低、流动 性比较好的塑料，如聚丙烯、有机玻璃等等，当塑件是小型薄壁时，如我们的塑件，则模具可简单进行冷却或者可利用自然冷却不设冷却系统；当塑件是大型的制品时，则需要对模具进行人工冷却。另外如果模温要求超过 80时，还需要设置加热系统。由于本文选用的材料为 温要求较低，故仅需要冷却系统。  冷却系统的设计原则  1）冷却系统的布置应先于脱模机构。  2）合理地确定冷却管道的直径中心距以及与性墙壁的距离  3）降低进出水的温度差  4）浇口处应加强冷却  5）应避免将冷却水道开设在塑件熔接痕处  6）冷却水道应便于加工和清理  冷 却回路布置  模具冷却回路的形式应根据塑件的形状、型腔内温度分布及浇口位置等情况设计成不同的形式。通常有型腔冷却和型芯冷却两种回路的结构形式 。此处只采用型腔冷却回路。  型腔冷却回路  模具的热量主要是由型 腔 带走的，型 腔 的冷却回路选为直通式。结构简图10如下 图 所示   塑件体积为 121 3浇注系统凝料的体积为 10 3总体积为 135 3 选用 号 的 注射成型机 。  射成型机的技术规范  额定注射量 / 3500 注射行程 /00 合模力 /500 最大开合模行程 /00 最大模具厚度 /50 最小模具厚度 /00 模力的校核  按 F中， F 为注射机的最大锁模力； p 为模内平均压力（型腔内熔体的 平均 压力）； A 为所有制品、流道和浇口在分型面上的投影面积之和。 K 为压力损耗系数，一般取 于制品材 料为 于中等粘度塑料和有精度要求的制品，查相关资料得： p 为  p=30A 分是分型面上的投影面积，经计算 ， 得到 两 个塑件的投影面积 约 为24814注系统的投影面积约为 685两个制品、流道和浇口在分型面上的投影面积之和 A 分为 25499 因此： 30 25499N=842  F=350042满足要求。  具厚度校核  注射机允许安装的模具最高厚度为 430射机允许安装的模具最小厚  度为 150模具实际厚度  H=334 注射机允许安装的模具最小厚度 模具实际厚度 H注射机允许安装的模具最大 厚度 ，故 模具厚度满足要求。  模行程校核  本例注射机最大开模行程与膜厚无关 。模具 为 单 分型面注射模，可按下式校核：  S2 +（ 5中，注射机最大开模行程 S 为 500品的推出距离  45  品的总高度  40 2+（ 55005然，注射机最大开模行程 S95具的开模行程足够。  通过以上的校核和计算可 以选择 号的注射成型机。  撑板厚