塑料模具肥皂盒设计说明书[1]

1、第一章 产品的说明 肥皂盒是日常用品，几乎家家户户都有，商店里出售的肥皂盒也是各种各样， 丰富多彩， 有很特别的设计以赢得消费者的喜爱。 此次设计的是肥皂盒底座， 结 构比较简单， 但考虑的是其实用性。 为了防止香皂遇水软化， 将底座设计成了中 间凸起的曲面，并在底座水平放置处开了漏水孔。肥皂盒图形如下：图 1 1第二章 塑件的分析For personal use only in study and research; not for commercial usePVC 塑料化学名称：聚氯乙烯比重： 1.38 克/立方厘米 成型收缩率： 0.6-1.5%For personal use onl

2、y in study and research; not for commercial use产品需要预热到 70-90，预热时间为 4-6 小时成型温度： 230-330 成型时间为 40-130 秒成型特性：1、无定形料，吸湿性小，但为了提高流动性，防止发生气泡则宜先干燥。2、流动性差，极易分解，特别在高温下与钢、铜金属接触更易分解，分解温度为 200，分解时有腐蚀及刺激性气体。3、成型温度范围小，必须严格控制料温。4、用螺杆式注射机及直通喷嘴，孔径宜大，以防死角滞料，滞料必须及时处理 清除。5、模具浇注系统应粗短，浇口截面宜大，不得有死角滞料，模具应冷却，其表 面应镀铬。第三章 注射机的

3、型号和规格选择及校核注射模是安装在注射机上的， 因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范进行必要的了解， 以便设计出符合要求的模具， 同时选定合适的注射机型号。从模具设计角度考虑， 需要了解注射机的主要规范。 在设计模具时， 最好查 阅注射机生产厂家提供的 “注射机使用说明书” 上标明的技术规范， 因为即使同 一规格的注射机，生产厂家不同，其技术规格也略有差异。3.1 注射机的选用选用注射机时，通常是以某塑件 或模具 实际需要的注射量初选某一公称注 射量的注射机型号， 然后依次对该注射机型的公称注射压力、 公称锁模力、 模板 行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。以实际注射量初选某一公称

4、注射量的注射机型号：为了保证正常的注射成 型，模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量，即：V实 V公式子中， V实 - 实际塑件 包括浇注系统凝料 的总体积 cm3 。由 PRO/E分析/ 体测量，可得塑料盒的体积为 V1 30.62cm3 ，可得塑件质量 m1 ， m1 v1 1.38 30.62g 42.3g由于塑件型腔较深且底壁上有孔，加上塑件有一般精度要求，外表面有高光 洁度要求不易采用太多型腔数目所以考虑一模两腔， 型腔平衡布置在型腔板两侧 以方便抽芯、浇口排列和模具的平衡。根据该塑件的结构特点和 PVC的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺参数，见表 31:

5、工艺参数内容工艺参数内容预热和干 燥温度 80 900成型时间 /s35时间 2h保压时间15-30料筒温度后段180 200冷却时间15-30中段210230总周期40-70前段200210螺杆转速30-60 r min注射时间喷嘴温度180190后处理方法烘箱模具温度6080温度70注射压力7090Mpa时间2-4表 3-1由于塑件采用注射成型加工，使用一模两腔分布，由此可以计算出一次注 射成型过程所用塑料量为： W 2m1 m凝料 2 42.3 42.3 2000 93.06g 。根据 以上一次注射量的分析以及考虑到塑料品种， 塑件结构， 生气批量及注射工艺参 数。注射模具尺寸大小等因素

6、参考设计手册初选 XS Z 60型螺杆式注射机 (经 后面的校核此注射机能满足锁模力， 安装尺寸和开模行程等各项要求， 故最终选 定此注射机) XS Z 60 型螺杆式注射机的主要参数见表 3-2:序号主要技术参数参数数值1最大注射量 / cm3602注射压力 /MPa1223锁模力 /kN5004最大成型面积 /(mm mm)1305最大模具厚度 /mm2006最小模具厚度 /mm707最大开模行程 /mm1808动定模固定板尺寸 /mm330 4409喷嘴球头半径 /mm410定位圈直径 /mm80表 3-23.2 注射压力的校核该项工作是校核所选注射机的公称压力 P 能否满足塑件所成型时

7、需要的注 射压力 P0 ，其值一般为 70-150MPa ，通常要求 P>P0 。我们这里选 70MPa 。3.3 锁模力的校核锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力， 当高压的塑料熔 体充填模腔时， 会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。 为此， 注射机的额定锁模 不得用于商业用途力必须大于该胀型力，即：F锁 F胀 kPAF锁- 注射机的额定锁模力 N ；查表知为： 500KNP- 模具型腔内塑料熔体平均压力 MPa ；一般为注射压力的 0.3-0.65倍，通常取 20-40MPa 。我们这里选 P型 30MPa 。A - 塑料和浇注系统在分型面上的投影面积之和 mm2由 PR

8、O/e 分析测量，可得投影面积为 30.8cm 2 ，浇注系统的投影面积不超过 10cm2K- 压力损耗系数一般取 1.1-1.2故： F锁 F胀 kPA= 1.2 30 106 3.8 10 5=110.88 103 N而锁模力为 500KN ，大于 110.88KN ，符合要求。3.4 开模行程的校核注射机的开模行程是有限的，取出制品所需的开模距离必须小于注射机的最 大开模距离，本模具为霜分型面注射模，所需开模行程为：S H=H1 H2 a 5 10 mm式中， H1 -塑件推出距离 也可以作为凸模高度 mm ；H2 -包括浇注系统在内的高度 mm ；S- 注射机移动板最大行程 mm ；H

9、 - 所需要开模行程 mm ；a- 中间板与定模的分开距离 mm计算得： H=H1 H2 a 5 10 =55+20+40+10+125mm<s。 可知开模行程满足模具的要求第四章 分型面的选择 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，如图 4-1 所示在满足该原则的三个方案中， 方案 A 的塑件开模后留在定模一侧塑件不易取出，定出机构设计复杂，方案 B 的设计在开模时会产生影响塑件外观的飞边且飞边不易清除， 方案 C 既保证了塑 件的外观，且毛刺、飞

10、边的清除也较容易因此选择图 C 所示的分型面图 4-1第五章 型腔数目的决定及排布为了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， 并保证塑 件的精度，模具设计时应确定型腔数目，其计算过程如下：设型腔数目为 n ，制品总件数为 N ，每一个型腔所需的模具费用为 C1，与型 腔无关的模具费用为 C0 ，每小时注射成型的加工费用为 y 元 h ，成型周期为 t min ，则：模具费用为 XM nC1 C0 元 ，注塑成型费用为 Xs N yt 元 ，s 60总成型加工费用为 X XM XS ，即XNyt60nnC1 C0为使总的成型加工费用最少，即令 ddns 0，则有：6y0tn12

11、C1 0所以 n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，塑料件的精度为 6级左右，以及模具制造成本、 制造难度 和生产效率的综合考虑，型腔数目初定为 2 腔，排布形式为矩形的平衡如图 5-1 所示：6.1 浇注系统的组成所谓注射模的浇注系统是指从主浇道的始端到型腔之间的熔体流动通道， 其 作用是使塑件熔体平稳而有序地充填到型腔中， 以获得组织致密、 外形轮廓清晰 的塑件。因此， 浇注系统十分重要。 而浇注系统一般可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两类。我们在这里选用普通浇注系统，它一般是由主流道、分流道、 浇口和冷料穴四部分组成，如图 6

12、-1 所示：图 6-16.2 浇注系统各部分设计由表 3-1 可知， SZY-300型注射机喷嘴的有关尺寸为 : 喷嘴孔直径 d0 = 4mm喷嘴前端球面半径 SR0 =12mm 根据模具主流道与喷嘴的关系得到： 主流道进口端球面半径 SR=SR0=（12）=12+（12）mm，取 SR=14mm 主流道进口端孔直径 d =d0 +0.5=4+0.5 mm，取 d =4.5 mm 主流道设计为圆锥形，其锥角 =4分流道的设计分流道就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。多想抢模具必定设计分流道， 单型腔大型腔塑件在使用多个点浇口时也 要设置分流道。分流道的截面

13、形状设计为半圆形可以减少压力损失和传热损失，提高效率， 我们这里就选用圆形分流道，如图 6-2 所示图 6-2浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。 浇口的形状、 位置和尺寸对塑件的质量影响很大。 经计算此模具选用点浇口形式 浇口如图 6-3 所示：图 6-3第七章 成型零件的工作尺寸计算7.1 凹模的结构形式： 凹模又称阴模， 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、组合式凹模、拼块组合式凹模，我们的产品属于小型制件，从 各方面分析我们可选用组合式凹模 - 整体嵌入式凹模。整体嵌入式凹模： 于小件一模多腔式模具， 一般是将每个型腔单

14、独加工后压 入定模中。这种结构的凹模形状、尺寸一致性好，更换方便。凹模的外形通 常是用带台阶的圆柱形，由台阶定位，以 H7 m6 过渡配合嵌入定模板，然 后用定模座板将其固定。其结构如图 7-1 所示：图 7-27.3 成型零件的工作尺寸计算现设制品的名义尺寸 Ls是最大尺寸， 其公差按规定为负值 “ ”；凹模的名义尺寸 L M是最小尺寸，其公差按规定为正值“ + Z ”，现由公式可得：L M L S 1 S 0.5 +0Z式中，“ ”前的系数 此处为 0.5 可随制品的精度和尺寸变化，一般在0.5 0.75之间， ABS的收缩率 S为0.005。制品偏差大则取小值，偏差大则取大值。 值由塑料

15、模设计手册公差数值表可查基本尺寸为 120mm 时，其 值为0.68 ；基本尺寸为 70mm时，其 值为0.52 ；基本尺寸为 15mm时，为 0.24 这里塑料件的精度取 5级 故可由以上公式算出其尺寸：DM1LS1 1 S -0.5 -0 Z130 1+0.005 -0.5 0.7 +0.2 0.7 130.300.14 mmDM 2LS2 1 S -0.5 -0+0.2 0.62 0.13100 1+0.005 -0.5 0.62 31.200.13 mmDM3 LS3 1 S -0.5 -0 Z+0.2 0.5480 1+0.005 -0.5 0.5480.1300.11 mm7.2

16、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，通采用组合式两种类型。我们 根据凹模的结构形式选择组合式凸模 - 组合装配式凸模，它是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成，如下图所示：设塑件内型腔尺寸为 ds ，公差为正值“”，制造公差为负值“ z ”，经过与上面凹模径向尺寸相似推理可得：0d M ds 1 S 0.5 -由于我们塑料件的厚度为 2mm ，因此相应的尺寸上减去 2mm 或者 4mm 。 的取值分别为： 基本尺寸为 126mm 的为 0.68，96mm的为 0.6 ，76mm 的为0.52 ， 28mm时为 0.31 ，8mm时为 0.16.故 d M1 ds1 1 S

17、0.5 -0= 126 1+0.005 0.5 0.68 0.2 0.68 126.9700.13mmd M 2 ds2 1 S 0.5 -= 96 1+0.005 0.5 0.6 0.2 0.6 96.7800.12mmd M3 ds3 1 S 0.5 -= 76 1+0.005 0.5 0.52 0.2 0.52 76.6400.10mmd M 4 ds4 1 S 0.5 -= 28 1+0.005 0.5 0.31 0.2 0.31 28.3000.06mmd M5 ds5 1 S 0.5 -= 8 1+0.005 0.5 0.16 0.2 0.31 8.1300.03mm在注射成型过程

18、中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具 有足够的强度和刚度。 模具凹模采用的事整体嵌入式， 因此可采用整体式矩形型 腔壁厚计算公式来确定型腔侧壁厚 s 和型腔底板厚 T，如下图所示：图 7-3式中- 模具材料需用应力，查表可知300MPaP 型腔所受压力，查表知 P=30MPaR 型腔半径第八章：导柱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。导向机构的作用是导向、定位以及承受一定的侧向压力。导向机构的形式如图所示：第九章 脱模机构的设计在注射成型的每一个循环中， 都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出， 模具中这种推出塑件的机构成为脱模机构。 脱模机构的

19、分类很多， 我们采用的是混 合分类中的一种 : 推件板一次脱模机构， 因为此机构是最简单、 最为常用的一种， 具有制造简单、更换方便、推出效果好等优点，在生产实践中比较实用和直观。 差表知推件板的结构形式如下图所示：图 10 1第十章 温度调节系统的设计塑料在成型过程中， 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达到理想的温度要求。一般注射模内的塑料熔体温度为 200 C 左右，而塑件从模具型腔中取出时其 温度在 60 C 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

20、质量和生产效率。 在注射过 程中，塑件的冷却时间， 通常是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑 件时止的这一段时间。 这一时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定的强 度和刚度为准，这段冷却时间一般约占整个注射生产周期的 80% 。因为我们所需 要的塑件比较薄，故用此公式：2 s 2aln4 Ts-TmTe-Tm式中， a -热塑性扩散系数 m2 s ； s-制品厚度 mm ； 现在我们根据已知条件知道 PP的Ts 260 C，Tm 60 C，Te=100 C ，而塑件的 厚度为 2mm ；故t222 2.4 10 4ln4 ?260- 60 ?100- 60=4.5s根据塑料制品形状

21、及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、 多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷却回 路。其基本形式有六种， 我们这里选用的是简单流道式。 由塑料成型工艺及模具 设计查询可得， PVC 的单位质量成型时放出的热量为 300KJ-400KJ Kg 。放出热 量为 60 1.05 1000 350KJ 22.05KJ其中， 1 3的热量被凹模带走， 2 3由型芯带 去。简单流道式即通过在模具上直接打孔， 并通以冷却水而进行冷却， 是生产中 最常用的一种形式。其结构如图：图 10 1 第十一章：模具闭合高度的确定 根据计算查表( GB/ T 12556.1-1990 )可知选用 A4的标准模架。模架尺寸为 350 200 。组成模具闭合高度的模板及其他零件的尺寸有：定模座板为 H1 30mm动模座板为 H 2 25mm 定模板为 A 30mm 推件板为 H3 20mm 型芯固定板 H 4 40mm 支承板为 H5 30mm 垫块为 C 60mm