模具课程设计说明书

1、17塑件工艺性分析1.1塑件分析图2-1与图2-2为肥皂盒的上下盖的UG三维造型图，图2-3为其上下盖的装配三维造型图。此次肥皂盒材料选用PP（聚丙烯）塑料，精度等级为一般精度（6级精度），制品要求外观表面光泽、无杂色，无收缩痕迹。 图2-1图2-2图2-31.2 PP材料的性能聚丙烯(palypropylene)简称PP，是高分子量聚合物。主要性能如下：1耐热性能良好，其熔点为164-170，可在水中煮沸，120蒸气消毒，能在100温度下长期使用不变形。2聚丙烯的机械性能中最特殊的性能是耐弯曲疲劳性。在0时可往复弯曲100万次以上不损坏。3耐腐蚀性能优良，抗氧化能力略差于聚乙烯。4由于聚丙烯

2、表面光泽透明度大，机械强度好，无臭、无味、无毒，符合国家卫生标准，除用于机械工业外，还广泛应用于食品、饮料、餐馆、酒店行业的案台、案板及设备衬里。5聚丙烯型材的密度仅为0.90-0.91g/cm3是工程塑料中最轻的一种，因而实际价格低廉，应用广泛。其主要参数如表2-1表2-1 PP主要技术指标塑料性能 PP/一般型收缩率（%） 1.5弹性模量/GPa 1.4泊松比 0.35密度/（） 0.90-0.91摩擦系数 0.30-0.351.3 PP的成型特性和条件1.结晶料，吸湿性小，已发生熔体破裂，长期与热金属接触易分解。2.流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔、凹痕、变形。3冷却速度快，浇

3、注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度。料温低温高压时容易取向，模具温度低于50时，塑件不光滑，易产生熔接不良，90以上易发生翘曲变形。4塑件壁厚须均匀，避免却胶，尖角，以防应力集中。1.4 塑件结构工艺性肥皂盒采用光滑结构，无明显的清角，最大壁厚为2.6mm，最小壁厚为1mm，在其上盒盖七星瓢虫外观上面的有两条相交的“沟”，为使其满足强度要求，我在上盒盖内壁做了两条加强筋。1.5肥皂盒体积及质量估算肥皂盒上盖体积：肥皂盒下盖体积：浇道体积：此模具采用一模四件则总体积为：PP的密度，这里取总质量为：2 初选注射成型机的型号和规格从实际注射量应在额定注射量 的20%-80%之间考虑，初选

4、额定注射量为200的卧式注射成型机SZ-200/120。该设备的技术规范见表3-1表3-1 SZ-200/120注射成型机的技术规范结构类型卧螺杆直径/mm40/42理论注射容量/ 200注射压力/MPa165/150移模行程/mm350模具最小厚度/mm230模具最大厚度/mm400定位孔直径/mm125喷嘴孔径/mm3注射速率/g/s120喷嘴球半径/mm15锁模力/kN12003确定模具基本结构3.1结构介绍肥皂盒的底和盖在同一副模具上生产，工艺条件完全一致，有利于两者之间的配合精度，如图2。肥皂盒的盖和底较深，直接用顶杆容易顶穿制品，单用推件板时，盖底的口部台阶嵌在推件板内，不能完全推

5、出。在此使用了二次顶出机构，先是推件板22、顶杆39与拉料杆41同时顶出，在制品将脱离盒底型芯时，由顶杆39和拉料杆41继续完成最终的顶出。制品在前期预定出时，推件板22、顶杆39以及拉料杆41都需施加外力，为了实现前期同步，这里采取了弹簧42和辅助件6和辅助件11的同步结构。（如图4-1看不清，具体请参考模具CAD总装图）图4-13.2工作过程等到液态塑料注塑到模具中凝固后，如图4-2，开模时，先从推件板与定模开始分型，球头拉料杆使浇注系统凝料从浇口套中脱出，同时制件包裹在型芯上，一起从型腔中脱出，即系统浇注凝料与制件随着动模一起脱出；如图4-3，随着动模的移动，注塑机上的顶杆顶出支撑板上的

6、四块推板及推杆固定板，由于辅助件与弹簧的作用，四块板同步运动，即由推板、推杆及拉料杆推出制件和凝料；如图4-4，随着四块推板的继续移动，使得两块辅助件相撞， 图4-2 图4-3即使下推板与上推板分离，下推板停止运动，即推件板停止推件，而上推板继续带动拉料杆及推杆推出，最终推出制件，使其与推件板分离。拿出制件和凝料，可进行下一次注塑。（如此图看不清楚，可参考CAD总装图） 图4-44型腔数目的确定及配置4.1型腔数目的确定为了使模具与注射机的生产能力的匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有四种：（a）、根据经济性能确定型腔数目；（b）、根据注射机的额定

7、锁模力确定型腔数目； （c）、根据注射机的最大注射量确定型腔数目； （d）、根据制品精度确定型腔数目。对于高精度制品，由于型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀，故通常推荐型腔数目不超过4个，我们因为塑件精度要求一般取n44.2多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，在设计时应该注意以下几点：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。本次模具没有采用平衡式是因为如果采用平衡式，则冷却系统会对高度不同的上盒盖和下盒身产生冷却不均匀的影响，故

8、采用H型非平衡式配置。5浇注系统设计注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止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，它的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。5.1主流道设计主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关，如图7-1所示：图7-1主要参数：锥角=2°3°；内表面粗

9、糙度；小端直径d=喷嘴直径+(0.51)mm；半径R=喷嘴球面半径+(12)mm；H=(1/32/5)R；r=13mm。计算可得：d=4.17mm ； R=20mm；H=3.89mm；L=133.61mm；D=10mm。由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。常用SM50#钢材制作，并淬火处理到洛氏硬度5055HRC。浇口套、定位圈的结构形式如下图7-2所示。5.2冷料穴设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。其作用就是存放料流前峰的“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

10、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，长度约为主流道大端直径。冷料穴的形式有三种：一种是与推杆匹配的冷料穴（此模具没有涉及到）；二种是与拉料杆匹配的冷料穴（如图7-3）；三种是无拉料杆的冷料穴（如图7-4）。我们这里选用与拉料杆匹配的带球头形拉料杆冷料穴。图7-3 图7-45.3浇口设计浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它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。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定，

11、该模具采用点浇口，其有以下特性：1）显著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，熔体粘度再次降低；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。6成型零部件的设计6.1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。6.2凹模的结构设计凹模又称型腔，它是成型塑件外轮廓的零件。根据需要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，我们的产品属于小型制件，从各方面分

12、析我们可选用镶拼组合式凹模。镶拼式凹模由两块材料加工制成，强度高、刚性好，不会使塑件产生拼接缝痕迹，可减少贵重金属材料的使用，更加经济实用。如图8-1图8-16.3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整体装配式凸模，它是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成，如图8-2图8-26.4成型零部件的工作尺寸 由于肥皂盒的精度不是要很高，型芯型腔与塑料熔体接触部分可由UG三维图形导成IGS格式，放到精雕机经过两次以上的雕刻可加工而成，表面粗糙度达到0.1即可，不需要计算其尺寸来加工，大大节省了制图人员的劳力。7推

13、出机构设计成型结束后，模具打开，把塑件从型腔或型芯上推出的机构，称为模具的推出机构。7.1脱模机构的分类脱模机构的分类因为成型塑件的形状、复杂程度以及注射机推出机构结构形式的不同而异，如按动力来源可分为：手动、机动、气动推出机构；如按推出零件的类别对机构分类，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；如按机构的推出动作特点分类，可以分为简单脱模推出、二次推出、顺序推出、双脱模推出、定模推出以及带螺纹制品的脱模机构等不同类型，这里我们使用二级机动推出机构。7.2脱模机构的设计原则（1）选择合适的脱模方式和恰当的推出位置，使塑件平稳脱出，保证塑件不变形，不影响塑件外观。（

14、2）开模是应使塑件留于动模，以利用注射机移动部分的顶杆或液压缸的活塞推出塑件。（3）推出机构应具有足够的刚度、强度和耐磨性，且运动准确、灵活、可靠。7.3推杆的结构形式及形状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，常用推杆有圆形推杆、矩形推杆、阶梯型推杆、盘型推杆。我们这里选用圆形推杆。7.4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。肥皂盒的壁厚与直径比，属厚壁塑件。厚壁的圆形塑件的脱模力计算公式如下：其中，式中脱模力(N)、矩形型芯的断面长宽尺寸（m

15、m）塑料平均成型收缩率（%）；塑件对形芯的包容长度（mm）；形芯的脱模斜度（°）；塑件与形芯之间的摩擦系数；塑料的弹性模量(MPa)；塑料的泊松比；无量纲系数盲孔塑件型芯在垂直脱模方向上投影面积（mm2）肥皂盒上盖的脱模力肥皂盒下盖的脱模力系统浇注凝料的脱模力估计为则 7.5推杆尺寸计算由于制品是通过推件板、推杆联合推出的，推件板起主要作用，这里我们通过压杆稳定公式算的推件板顶杆的尺寸，其中材料选用45#。是安全系数，取；L是推杆长度（mm）；F是脱模力（N）;n是推杆数目；E是推杆材料的弹性模量（MPa）。这里我们最小的顶杆直径取8mm强度校核8 导向机构和定距拉杆的设计为了保证注

16、射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。导向机构的作用是导向、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，我们这里选取导柱导向机构。我们在设计此机构的同时还应注意以下几点：、导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。、导柱的长度应比型芯（凸模）端面的高度高出68mm，以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。、导柱和导套应有足够的耐磨度和强度。、为了使导柱能顺利地进入导套、导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应该倒角。、导柱的设置应根据需要而决定装配方式。、一般导柱滑动部分的配合形式按H7/f6，导柱和导套固定部分

17、配合按H9/js8，导套外径的配合按H9/js8。、一般应在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。图10-19温度调节系统设计9.1 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，我们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。冷却方式主要采用常温水冷却、冷冻水冷却、和空气冷却等，最常用的是常温水冷却，这里我们也

18、采用常温水冷却。9.2 冷却系统的计算如果忽略模具因空气对流、热辐射及与注塑机接触所散失的热量，并假设塑料熔体在模内释放的热量全部由冷却水带走，则模具冷却时所需冷却水的体积流量可按下式计算：在不考虑其他热损失的情况下，可以认为塑料所放出的热量等于冷却介质带走的热量，即式中每小时所需冷却介质的质量（kg/h）；冷却介质的出口温度（K）；冷却介质的入口温度（K）；冷却介质的比热容J/(kg·K)。故每小时所需冷却介质的质量（流量）为（这里我用的冷却介质为水）则冷却水体积流量V/(m3/min)为根据表11-3可知，冷却管道的直径可选8mm，表11-3冷却水流速、流量与水孔直径的关系冷却管

19、道直径冷却水最低流速冷却水体积流量81.66101.32121.10150.87200.66250.53300.44冷却水孔的总长度L（m）可用可得式中单位时间内注入模具中的塑料熔体质量（kg/h）；塑件成型时单位质量塑料熔体在模具内释放出的热量（J/kg），可查表114模具温度（），常用热塑性塑料模温，我选50；冷却水的平均水温，我选30。则 m<L(实际)3.2m10设计校核和计算10.1注射压力校核校核所选注射机的公称压力P能否满足塑件所成型时需要的注射压力P0，聚丙烯（PP）的注射压力值一般为70100MPa，通常要求P> P0。查SZ200/120型注塑机的技术参数，得P=