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黑龙江农业经济职业学院机电工程系毕业论文黑龙江农业经济职业学院毕业论文肥皂盒外壳模具设计姓 名： 李 宏 伟 指导教师： 贾 学 武 专 业： 模具设计与制造 班 级： 1 1 1 2013年10月31日目 录摘 要1引 言21 材料成型工艺性分析32 产品的体积和质量32.1 产品收缩率32.2 拔模斜度33 浇注系统形式43.1 浇口设计43.1.1 浇口数量43.1.2 浇口位置43.2 模具结构形式43.2.1 模具基本结构形式43.2.2 产品排布43.2.3 分型面的选择43.2.4 模具模架的选择53.3 主流道设计53.4 分流道设计53.5 冷料井设计63.6 排气设计64 推出系统形式64.1 抽芯机构的选用64.2 抽芯机构的尺寸64.3 推出系统设计65 冷却系统设计76 注射机的校核86.1 计算注射量86.2 锁模力曲线86.3 注射机及相关参数的校核96.3.1 最大注射量的校核96.3.2 注射压力的校核96.3.3 锁模力的校核9 6.4 模具与注射机合模部分相关尺寸的校核96.4.1 主流道尺寸96.4.2 定位环尺寸96.4.3 模具厚度与注射机闭合厚度106.4.4 模板规格与拉杆间距106.5 开模行程的校核107 产品成型工艺卡108 模具设计自我评价与创新119 模具总装配图11结 论12参考文献13致 谢14II肥皂盒外壳设计摘 要：本课题通过对注塑模具工艺的分析，设计了模具。详细地叙述了注塑工艺性、注塑成型工艺方案的选择，零件的工艺参数及浇注系统设计选择与计算，并对模具的总体设计及模具的装配过程作了介绍。关键词：肥皂盒外壳，注塑模具，CAE辅助分析引 言模具作为重要的生产装备和工艺发展方向，在现代工业的规模发展中日益发挥着重要作用。模具技术特别是制造精密、复杂、长寿命模具技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。当今世界，塑料工业是增长最快的工业门类之一。塑料制品得到了越来越广泛的应用，塑料的成型方法也越来越多，如注射成型、挤压成型、真空成型、发泡成型、中空吹塑成型，以及热固性塑料的各种成型等等。其中，最主要的方法是注塑成型，世界约半数以上的塑料模具是注射模具。注塑模具是工业发展中发展较快的种类，因此，研究注射模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大的意义。在我国随着生产和科学技术的发展，特别是20世纪80年代以来，由于产品品种增多，更新加快，市场竞争激烈，因此对模具的要求是交货期短、精度高及成本低，塑料成型模具正朝着高效率、高精度及高寿命方向发展。因为塑料具有质量轻、强度高、耐腐蚀、绝缘性好、易着色、制件可加工成任意形状，而且具有生产率高、价格低廉等特点，所以应用日趋广泛。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国、日本、法国、瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.材料成型工艺性分析该产品材料为ABS塑料，ABS学名苯乙烯丁二烯丙烯腈共聚物，比重为1.05cg/m3,一般的ABS熔点为170左右，分解温度为260，一般使用温度为180-240，生产时需烘干，用80-90烘干1-2h即可，ABS流动性中等，溢边值为0.04mm，收缩率为0.5%，脱模斜度可取2以上。经分析ABS塑料满足注射要求，可以使用注射成型方法生产。2.产品的体积和质量设置密度为1.05g/cm3,使用软件分析得知，（如图1）该产品体积为28.27mm3,质量为29.68g。图1 产品体积质量2.1产品收缩率根据任务要求，收缩率取5，溢边值为0.04mm。2.2拔模斜度使用软件绘制1.5拔模斜度进行检测，（如图2）图中蓝色和红色区域为拔模斜度合理区域，图中配合孔与产品侧壁有白色区域，属正常合理现象，为尊重产品原有外观，不给以设计拔模斜度。图2 拔模斜度检测3.1浇注系统形式3.1浇口设计3.1.1浇口数量查新编塑料模具设计手册P48表2-4得知，壁厚为1.5mm时ABS最大注射流程为160mm，使用软件优化浇口得知该产品设计一个浇口可以填充整个型腔。3.1.2浇口位置尊重产品外观，浇口形式选用顶杆潜，产品外表面不允许有浇口痕迹且根据软件浇口优化得知浇口最佳的位置，但此处位置不宜注塑成型，因此浇口位置设计（如图3）A处。图3 浇口位置3.2模具结构形式3.2.1模具基本结构形式根据浇口形式模具选用俩板式模具结构。3.2.2产品排布根据任务要求模具为一模两腔，排布方式选用平衡性较好的线性排布方式，中心距为130mm。3.2.3分型面的选择根据选取最大横截面处选择分型面原则选取（如图4）灰线处为主分型面，且根据脱模方向产品朝下放置。图4 分型面的选择3.2.4模具模架的选择该模具为一模两腔，且有外抽芯机构，选用定模板厚度选用为70mm，动模板选用厚度为70mm，推管固定板选用为100mm，推杆座板选用为25mm，垫板高度根据推出行程以及产品的高度选用为100mm。最终确定选用模架为lkm-side-gate-3540-A70B70C100标准模架图5 模具模架的选用3.3主流道设计主流道小端d取直径4.5mm：注塑机喷嘴直径+（0.5mm-1mm）；主流道球面R取半径13mm：喷嘴球面半径+（1mm-2mm）；主流道锥度取3：2到6；主流道长度L取60mm：60mm。3.4分流道设计选用直径为8mm流动性较好的圆形截面流道，浇注系统尺寸（如图6）。图6 浇注系统尺寸3.5冷料井设计在主流道分流道末端设计长度为主流道分流道直径1.5倍的冷料井。3.6排气设计（如图7）球状气穴处可采用镶件、分型面、顶出系统排气。图7 气穴融合纹4.推出系统形式4.1抽芯机构的选用产品朝下放置且侧壁有多个深为2.1mm圆形通孔，抽芯机构采用上模侧向抽芯机构。4.2抽芯机构的尺寸抽芯距离SR根据（抽芯距）2.1mm+（安全距离）1.5mm+（行程）6.4mm设计尺寸（如图8）侧向抽芯机构。图8 侧向抽芯机构尺寸4.3推出系统设计为保证产品顶出时受力均衡，减小产品变形，（如图9）在1、2、3、5、7、8、9处设计直径4mm圆形推杆，在4、6、10、11处设计内径6mm外径9mm的圆形推管。图9推管推杆位置5.冷却系统设计使用软件绘制方案一与方案二水路进行冷却分析结果对比，（如图10-14）。方案一水路方案二水路图10-14 冷却及翘曲对比通过两个以上的方案进行对比，方案二冷却效果较好，翘曲变形较小，水路设计合理，最终选用方案二的冷却水路设计。详细数据见CAE分析报告方案二。6.注射机的校核6.1计算注射量使用软件得知该所示产品体积约56230.075mm3,浇注系统体积为7507.186 mm2。6.2锁模力曲线图15 锁模力曲线使用软件分析得知（如图15）极限锁模力为2166KN，根据最大注射量和锁模力最终选用XS-ZY200注射机，XS-ZY200注射机详细参数（如图16）。图16 注射机参数6.3注射机及相关参数的校核6.3.1最大注射量的校核XS-ZY-200注射机最大注射量为304cm3/g，满足注射要求。6.3.2注射压力的校核XS-ZY-200注射机最大注射压力为304MPa，满足产品所需注射压力。6.3.3锁模力的校核XS-ZY-200注射机公称锁模力为2000KN，满足要求。6.4模具与注射机合模部分相关尺寸的校核6.4.1主流道尺寸塑料注塑成型模具主流道衬套的小端孔径为D（mm）和球面半径R（mm）要与塑料注射成型机喷嘴前端孔径d（mm）和球面半径r（mm）满足下列关系：R=r+（1-2）=12+1=13D=d+（0.5-1）=4+0.5=4.5主流道衬套尺寸根据注塑机选用为（如图17）。图17 主流道衬套尺寸6.4.2定位环尺寸两者按H9/f9配合实现定位，以保证模具主流道的轴线与注射机喷嘴轴线重合尺寸（如图18）。图18 定位环6.4.3模具厚度与注射机闭合厚度XS-ZY-200注射机模具最小厚度为280mm，模具最大厚度为550mm，该模具闭合厚度为310mm，满足要求。6.4.4模板规格与拉杆间距该模具型号为lkm-side-gate-2940-A80B70C100，最大模板尺寸为350mm400mm，XS-ZY-200注射机拉杆间距为530mm530mm，模具未超出工作台，模具规格和拉杆间距合理。6.5开模行程的校核XS-ZY-200注射机最大开模行程270mm（推出距离60mm+型芯高度25mm+10mm）开模行程合理。7.产品成型工艺卡表1 产品成型工艺卡产品名称传感器外壳产品3D图材料牌号ABS产品质量28.27g注射机型号XS-ZY-200每模个数2成型工艺卡成型过程干燥处理干燥设备烘箱温度80时间h1-2料筒温度前段/180中段/210后段/170喷嘴温度190模具温度50时间s注射时间0.56保压时间15冷却时间13压力MPa注射压力100保压压力160后处理时间-温度-8.模具设计自我评价与创新通过本次毕业设计我们学习到了很多知识，从开始分析产品的外观材料等一直到型腔型芯、浇注系统、冷却系统、使用CAE软件对其设计的浇注系统和冷却系统进行分析，得知最佳方案进进行设计，但CAE软件还有些缺陷，例如不能绘制牛角潜伏浇口，S型浇注系统，希望软件能进行改进，我们体会到现在模具发展的突飞猛进，从过去手工绘制图纸一直到现在的电脑计算机软件设计，我们走过了悠久的道路，电脑计算机软件不仅提高了设计所节约的时间，还能生成数控铣床的程序代码等功能，加快了模具发展的步伐，使模具逐步成为全自动化生产。9.模具总装配图（如图19）肥皂盒外壳2D总装配图。图19 模具总装配图结 论本次设计首先根据零件的自身性质选择合适的注塑材料，充分做好了注塑成型的准备工作。其次介绍了模具设计的主要内容，根据该塑件的大小计算公称注射量和锁模力，以此选出满足要求的注射机；接着设计了模具的推出机构，说明了推杆的安装要求，并进行强度校核；该模具属于简单脱模机构，无滑块抽芯机构，但有开模先后顺序的要求，因此设计了开模机构，最终绘出模具总装图，做完这些工作之后，该模具的设计到此结束。在完成图纸之后发现塑件的设计有的地方是不合理的，比如说流道，虽然有经验可循，但从实际中看显然本设计的流道有一定的问题，从这里可以知道，流道的设计与塑件设计、模具设计关系密切，好的塑件结构可以简化模具结构，降低生产成本。参考文献1 谭雪松,林晓新,温丽编.新编塑料模具设计手册M.北京:人民邮电出版社.20092 曾正明编.塑料制品速查手册M.北京:机械工业出版社.2009.63 陈志刚编.塑料模具设计M.北京:机械工业出版社.2008.4致 谢这次毕业设计得到了很多人的帮助，其中贾学武老师对我的关心和支持尤为重要，每次遇到难题，我首先想到的就是向贾老师寻求帮助。另外，他严谨的作风使我的论文即使在谨小细微处也给予了纠正，让我的论文无论是结构还是内容变得更加公整、紧凑，感谢