肥皂盒注塑模具毕业设计设计说明书

1、目录引言2第一章 总体方案确定51.1 塑件分析51.2 分型面位置的确定51.3 确定型腔数量和排列方式61.3.1 型腔数量的确定61.3.2 型腔排列形式的确定61.4 确定模具结构形式71.5 确定成型工艺71.6 确定注射机型号81.6.1 利用UG进行体积的计算81.6.2. 锁模力的计算81.6.3 注射机的选择91.6.4 注射机有关参数的校核9第二章 浇注系统的设计102.1 主流道设计102.1.1 主流道尺寸102.1.2 主流道衬套形式102.2 分流道设计112.2.1 分流道的布置形式112.2.2 分流道长度112.2.3 分流道的形状、截面尺寸122.2.4 分

2、流道表面粗糙度122.3 浇口设计122.4 冷料穴和拉料杆设计12第三章 冷却及排气系统设计133.1 冷却系统设计133.2 排气系统设计14第四章 成型零件设计144.1 成型零件结构设计144.2 成型零件尺寸计算154.3 成型零件钢材的选用18第五章 模架的确定和标准件的选用185.1 模架的选择18 5.2 校核注射机19结论19致谢20参考文献20引言近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，其中最主要之一的注塑模具已经很广泛的采用。它在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平的高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换

3、代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。注塑模具与其它机械行业想比，有以下三个特点：第一，模具不能像其它机械那样可作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。模具制造不可能形成批量生产，即模具是单件生产的，其寿命越长，重复加工的可能性越小。因此，模具的制造成本较高。第二，因为注塑模具是为产品中的塑料制品而订制的，作为产品，除质量、价格等因素之外，很重要的一点就是需要尽快地投放市场，所以对于为塑料制品而特殊定订制的模具来说，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一项技术性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧，因此要求模具工人具有较高的文化技术水平

4、，特别是对企业来说要求培养“全能工人”，使其适应多工种的要求，这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡生产是非常重要的。综上所述，模具制造 存在成本高，要求制造周期短，技术性强等特点，目前，随着科学技术的不断发展和计算机的应用，这些问题得到了很大的改善。 随着各种性能优越的工程塑料不断开发，注塑工艺越来越多地被各个制造领域用以成型各种性能要求的制品。要高质量、经济地生产出注塑制品，必须综合考虑成型树脂、注塑模具及注塑机的问题，注塑模具的设计质量直接影响成型制品的生产效率、质量及成本。注塑模具在注射制品成型中起着极其重要的作用，除了塑料制品的表面质量、成型精度完全由模具决定之外，塑料制品的内在质量

5、、成型效率也受模具左右，所以如何高质量、简明、快捷、规范化地设计注塑模具，成为发挥注塑成型工艺的优越性，扩大注塑制品的首要问题。我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。模具质量、模具寿命明显提高；模具交货期较前缩短。模具CAD/CAM/CAE技术相当广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具CAD/CAE软件。塑料模是应用最广泛的一类模具。近年来，我国塑料模有长足的进步。在制造技术方面，首先是采用CAD/CAM技术，用计算机造型、编程并由数控机床加工已是主要手段，CAE软件也得到应用

6、。第一章 总体方案确定图1-1肥皂盒1.1 塑件分析 该塑件是一个肥皂盒的上、下盖，如图1-1所示 ，该塑件结构简单，上、下盖外轮阔均为长方形（长60mm、宽30mm、高12mm），两端为半圆形（半径为15mm），口部均有相配合的台阶，且下盖有三个长方形（长16mm、宽4mm、）两端为半圆形（半径4mm）。尺寸精度为MT6级，尺寸精度不高，无特殊要求，壁厚为1.5mm，属于薄壁塑件，生产批量大。塑件材料为聚甲醛（POM），成型工艺性较好，可以注射成型。1.2 分型面位置的确定 根据塑件结构形式，最大底面为底平面，故分型面应选在底面处，为了满足制品的要求决定采用侧浇口。分型面位置如图1-2所示。

7、图1-2分型面位置1.3 确定型腔数量和排列方式 型腔数量的确定该塑件为小型制品，尺寸精度不高。可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造成本和生产效率，初定为一模两腔的模具形式。 型腔排列形式的确定 该塑件为规则图形型腔采用如图1-3所示两行两列的矩形排列式。图1-3模具型腔排列方式1.4 确定模具结构形式该塑件为小型制品，尺寸精度不高。采用UG分析后，下盖的体积为3.366cm3，上盖的体积为3.639cm3。本模具的结构形式为单分型面的两板模。采用一模两腔，顶杆推出，流道采用平衡式，浇口采用侧浇口。为了缩短成型周期，提高生产率，保证塑件质量，动定模均开设冷却水道。总体模具结构如图所示。图1-

8、4模具结构1.5 确定成型工艺 本塑件的材料为聚甲醛（POM），是一种高熔点、高结晶性的热塑性塑料。聚甲醛的吸水性比较差，成型前不必进行干燥，制品尺寸稳定性好，可以制造较精密的零件。聚甲醛可以采用一般热塑性塑料的成型方法生产制品，可以采用注射成型。聚甲醛（POM）特征见表1-1：表1-1 聚甲醛（POM）注射成型的工艺参数序号项目聚丙烯（PP）1喷嘴温度/1701802料筒温度/1701903模具温度/901204注射压力MPa801305保压力MPa30-506注射时间S257保压时间S20808冷却时间S20609成型周期S501501.6 确定注射机型号 利用UG进行体积的计算经过三维软

9、件UG建模分析，可知肥皂盒下盖体积V13.366cm3，肥皂盒上盖体积V23.639cm3。V=V1+V2=7cm3。按经验公式算得：V总=1.67cm3×7=11.69cm3。查得聚甲醛的密度为1.41g/cm3。故所需塑料质量为1.41g/cm×11.69cm3=16.48g。1.6.2. 锁模力的计算 通过计算，可知肥皂盒上盖在分型面上的投影面积约为：S1=1606.5mm2,肥皂盒下盖在分型面上的投影面积约为：S2=1606.5mm2 S=S1+S2=3213mm2。按经验公式计算得：1.35×3213=4337.55mm2。又聚甲醛（POM）成型时型腔的

10、平均压力为35MPa（经验值）。故所需锁模力为：Fm=4337.55mm2×35MPa=151.8KN。 注射机的选择 根据以上计算决定选用XS-Z-125注射机，其主要技术参数见下表：理论注射容量/cm3 125锁模力/KN 900螺杆直径/mm 42拉杆内间距/mm 290×260注射压力/MPa 119移模行程/mm 300注射时间/s 1.6最大模厚/mm 300注射方式 螺杆式最小模厚/mm 200喷嘴球半径/mm 12定位圈尺寸/mm 100锁模方式 液压机械喷嘴孔直径/mm 4表1-4 XS-ZY-125注射机主要技术参数 注射机有关参数的校核（1） 最大注射

11、量的校核为了保证正常的注射成型，注射机的最大注射量因稍大于制品的质量或体积(包括流道凝料)。通常注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射量的80%以内。XSZY125注射机润许的最大注射量为125cm3。利用系数取0.8 0.8×125=100cm3 11.69cm3< 100cm3 ，最大注射量符合要求。（2） 注射压力的校核安全系数取1.3，注射压力根据经验值取80MPa。1.3×80MPa=104MPa 104MPa<119MPa 注射压力的校核合格。（3） 锁模力的校核 安全系数取1.2，1.2×151.81KN=182.16KN 182.16

12、KN<900KN 锁模力校核合格。第二章 浇注系统的设计2.1 主流道设计2.1.1 主流道尺寸 根据所选注射机，则主流道小端尺寸为:d = 注射机喷嘴尺寸 + （0.51）mm= 4+1 = 5mm 主流道球面半径为:SR = 喷嘴球面半径 + （12）mm= 12+ 1 = 13mm2.1.2 主流道衬套形式本设计虽然是小型模具，但为了便于加工和缩短主流道长度，浇口套和定位圈还是设计成分体式，主流道设计成圆锥形，锥角取5o,内壁粗糙度Ra取0.4，浇口套如图2-1所示，材料采用T10A钢，热处理淬火回火后表面硬度为50HRC55HRC 。 图2-1 浇口套2.2 分流道设计 分流道的

13、布置形式分流道应满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快的经分流道均匀的分配到各个型腔。本模具采用一模两腔的平衡式结构形式（如图2-2所示）。图2-2 分流道的布置形式 分流道长度 分流道只有一级，考虑到浇口的位置，取总长为27mm。 分流道的形状、截面尺寸为了便于机械加工及凝料脱模，分流道的截面形状采用加工性能较好的梯形流道。改良型梯形截面分流道的直径可根据塑料的流动性等因素确定，根据经验，分流道的直径一般取212mm，比主流道的大端小12mm。本模具分流道大端直径取4mm,小端和浇口尺寸相一致。 分流道表面粗糙度分流道的表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.8um 1.6um

14、 即可，在此取1.6um。2.3 浇口设计塑件结构较简单，表面质量无特殊要求，故选择采用侧浇口。侧浇口一般开设在模具的分型面上，从制品侧边缘进料。它能方便的调整浇口尺寸，控制剪切速率和浇口封闭时间，是被广泛采用的一种浇口形式。本模具侧浇口的截面形状采用矩形，尺寸为2mm×3mm×0.8mm。2.4 冷料穴和拉料杆设计本模具只有一级分流道，流程较短，故只在主流道末端设置冷料穴。冷料穴设置在主流道正面的动模板上，直径取8mm，长度取10mm。 拉料杆采用钩形拉料杆，直径取8mm。拉料杆固定在推杆固定板上，开模时随着动定模分开，将主流道凝料从主流道衬套中拉出。在制品被推出的同时，

15、冷料穴也被推出。 图2-3 Z形拉料杆的冷料穴第三章 冷却及排气系统设计3.1 冷却系统设计一般注射到模具内的塑料温度在200o左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60o以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效地冷却，使熔融塑料的热量尽快的传给模具，以使可靠冷却定型并可迅速脱模。对于流动性好的塑料，因为成型工艺要求模温都不太高，所以 常用常温水对模具进行冷却。由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面形状，水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的热淋想冷却水道传递，精确计算比较困难，实际生产中，通常都是根据模具的结构确定冷却水路，通过调节水温、水速来满足要求。本塑件除口部外壁厚

16、均为1.5mm,口部壁厚约为0.75mm，制品总体尺寸较小，在动、定模板上及型芯、腔镶件上设置冷却系统。考虑到冷却水道的密封性及可加工性，故冷却水道应从动、定模板上进入型芯、腔镶件上，沿镶件四周开设冷却水道，水管直径取8mm。如图3-1所示:图3-1型芯、腔镶件上冷却水路3.2 排气系统设计由于制品尺寸相对较小，排气量很小，利用分型面及型芯间的配合间隙排气即可，因此不需要单独开设排气槽或增设引起装置.第四章 成型零件设计4.1 成型零件结构设计由前文可知，本模具采用一模两腔、侧浇口的成型方案。型腔和型芯均采用镶嵌结构。（1）型腔 塑件表面光滑，无其它特殊结构，塑件外形尺寸为60mm×

17、30mm×12mm，考虑到一模两腔及浇注系统和结构零件的设置,型腔镶件尺寸取120mm×100mm,深度根据模架进行选择。（2）型芯 与型腔相一致，型芯的尺寸也取120mm×100mm。4.2 成型零件尺寸计算该塑件的材料是一种收缩范围较大的塑料，因此成型零件的尺寸应按平均发计算。查表得聚甲醛（POM）的收缩率为1.5-3.0%，故其平均收缩率为Scp=1/2（1.5%+3.0%）=2.25% 根据塑件尺寸公差的要求，模具的制造公差取z=/3;肥皂盒上盖的型腔的径向尺寸（以尺寸30mm为例进行计算）为Lm=(1+Scp)Ls-3/40+z =(1+0.0225)x

18、30-3/4x0.480+0.16 =30.320+0.16 表4-1 成型零件的尺寸计算尺寸部位塑件尺寸计算公式及过程计算结果上盖上盖型腔尺寸600-0.64Lm=(1+Scp)Ls-3/40+z=(1+0.0225)x60-3/4x0.640+ 0.2160.870+0.21300-0.48Lm=(1+Scp)Ls-3/40+z=(1+0.0225)x30-3/4x0.480+ 0.2130.320+0.16型腔高度尺寸120-0.36Hm=(1+Scp)Hs-2/3 0+z=(1+0.0225)x12-2/3x0.36 0+0.1212.030+0.12 型芯尺寸58.50+0.64lm

19、=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x58.5+3/4x0.64 0-0.1260.290-0.32570+0.64lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x57+3/4x0.64 0-0.1258.760-0.3228.50+0.48lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x28.5+3/4x0.48 0-0.1629.50-0.16270+0.48lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x27+3/4x0.48 0-0.1627.970-0.16型芯高度尺寸10.50+0.36hm=(1+Scp)hs+

20、2/3 0-z=(1+0.0225)x10.5+2/3x0.36 0-0.1211.060-0.121.50+0.24hm=(1+Scp)hs+2/3 0-z=(1+0.0225)x1.5+2/3x0.24 0-0.081.690-008下盖型腔尺寸600-0.64Lm=(1+Scp)Ls-3/40+z=(1+0.0225)x60-3/4x0.640+ 0.2160.870+0.2158.50-0.64Lm=(1+Scp)Ls-3/40+z=(1+0.0225)x58.5-3/4x0.640+ 0.2159.340+0.21300-0.48Lm=(1+Scp)Ls-3/40+z=(1+0.02

21、25)x30-3/4x0.480+ 0.1630.320+0.1628.50-0.48Lm=(1+Scp)Ls-3/40+z=(1+0.0225)x28.5-3/4x0.480+ 0.1628.780+0.16型腔高度尺寸1.50-0.24Hm=(1+Scp)Hs-2/3 0+z=(1+0.0225)x1.5-2/3x0.24 0+0.081.370+0.08120-0.36Hm=(1+Scp)Hs-2/3 0+z=(1+0.0225)x12-2/3x0.36 0+0.1212.030+0.12 型芯尺寸570+0.64lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x57+3/

22、4x0.64 0-0.1258.760-0.32270+0.48lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x27+3/4x0.48 0-0.1627.970-0.16160+0.48lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x16+3/4x0.48 0-0.1316.720-0.16120+0.36lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x12+3/4x0.36 0-0.1212.540-0.12型芯高度尺寸10.50+0.36hm=(1+Scp)hs+2/3 0-z=(1+0.0225)x10.5+2/3x0.36 0-0.121

23、1.060-0.1240+0.36hm=(1+Scp)hs+2/3 0-z=(1+0.0225)x4+2/3x0.36 0-0.124.330-0.12 型芯中心距 尺寸12±0.22Cm=Cs+CsScp%±z/2=12+12x0.0225±0.0712.27±0.076±0.18Cm=Cs+CsScp%±z/2=6+6x0.0225±0.036.14±0.034.3 成型零件钢材的选用 该塑件是大批量生产，成型零件所选用的钢材耐磨性及抗疲劳性能应该良好，机械加工性能和抛光性能也应良好。因此决定采用硬度比较好的模

24、具钢Cr12MoV，淬火后表面硬度为5055HRC。第五章 模架的确定和标准件的选用5.1 模架的选择根据型腔的布局可看出采用一模两腔两个镶件，镶件的尺寸为120mm×100mm又查表可得此种矩形型腔侧壁厚度10-11mm。再考虑到导柱、导套及连接螺钉布置应占得位置和采用的推出机构等各方面的问题，确定选用版面为250mm×250mm，结构为A1的模架，定模座板厚度取25mm，动模座板厚度均取35mm，下面确定各模板的尺寸： 1.A板尺寸A板是型腔固定板，塑件高度12，在模板上还要开设冷却水道，冷却水道离型腔应有一定的距离，因此A板厚度取50mm。 2.B板尺寸B板是凸模（型

25、芯）固定板，在模板上需开设冷却水道，所以B板取40mm。 3.C板块尺寸垫块 = 推出行程 + 推板厚度 + 推杆固定板厚度 + （510）= 12+ 10+16 +（510）=43 48mm，查设计手册，垫块厚度C取63。从选定模架可知，模架外形尺寸为：长×宽×高=250mm×250mm×203mm5.2校核注射机模具平面尺寸250mm×250mm<290mm×260mm（拉杆间距），合格；模具高度203mm,200mm < 203mm < 300mm合格；模具开模所需行程 = 10.5（型芯高度）+ 12（塑件高度）+85（凝料高度）+（510）= （112.5117.5）<300mm（注射机开模行程），合格；其他各参数在前面校核均合格，所