肥皂外殼設(shè)計(jì)范文

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第一章概述

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)是大學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié),既是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)、實(shí)踐與研究的全面總結(jié)，又是對(duì)學(xué)生素質(zhì)與能力的一次綜合檢驗(yàn)，還是學(xué)生畢業(yè)資格與學(xué)位資格認(rèn)證的重要依據(jù)。其目的有以下幾方面：

（1）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專(zhuān)業(yè)知識(shí)和基本技能進(jìn)行分析與解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

（2）培養(yǎng)學(xué)生收集、整理和分析各種資料的能力，全面提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（3）提高學(xué)生設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖的能力。提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)據(jù)處理的能力。

（4）全面提高學(xué)生綜合分析、總結(jié)提高、編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及撰寫(xiě)科技論文的能力。

（5）提高學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。

模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，它被用來(lái)成型具有一定形狀和尺寸的各種制品。模具成型已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，成為多種成型工藝中最具潛力的發(fā)展方向。尤其是塑料模具，在所有模具的總產(chǎn)量中所占的比例越來(lái)越大，對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著十分重要的作用。

近年來(lái)塑料成型模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，在工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)塑料模具的要求是：能高效地生產(chǎn)出外觀和性能均符合使用要求的制品。它包括三個(gè)方面的內(nèi)容。第一，制品方面要求精度高，外觀美，性能好。第二，制造方面要求結(jié)構(gòu)合理，容易制造，而且成本要低。第三，使用方面要求操作簡(jiǎn)單方便，效率高，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，還有維護(hù)保養(yǎng)方便。隨著模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的迅猛發(fā)展，塑料成型模具將趨向于高效率、自動(dòng)化、大型、精密、長(zhǎng)壽命的方向發(fā)展。

本次設(shè)計(jì)的題目是“肥皂盒外殼設(shè)計(jì)與制造工藝”，其內(nèi)容為：

（1）產(chǎn)品外型設(shè)計(jì)：以產(chǎn)品外型素描，外貌圖片或圖形文件形式之一，提供產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。

（2）所設(shè)計(jì)產(chǎn)品(或部件)盡量貼近市場(chǎng)需要，設(shè)計(jì)實(shí)用，價(jià)廉，質(zhì)量過(guò)關(guān)，外形美觀之產(chǎn)品。

（3）制品總裝結(jié)構(gòu)及零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：包括結(jié)構(gòu)尺寸，尺寸公差及配合，電器件或液壓件安裝尺寸等。

（4）制品結(jié)構(gòu)零件的成型工藝及成型模具設(shè)計(jì)：包括制品的工藝分析，工藝計(jì)算，成型機(jī)選擇。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。

第二章模塑工藝規(guī)程的編制

2.1塑件分析

一個(gè)完美的塑件制作應(yīng)根據(jù)制品的使用要求和外觀要求從塑料的力學(xué)性能、美術(shù)造型和成型工藝、塑料模具設(shè)計(jì)和制造等多方面進(jìn)行全面考慮。

本次設(shè)計(jì)的塑件是肥皂盒外殼，它是家居日常使用到的盛物類(lèi)殼體產(chǎn)品，屬于小型塑件。肥皂盒設(shè)計(jì)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中是一類(lèi)比較普遍的家居型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，涉及到因素不多，最主要的是外觀得體，能夠吸引消費(fèi)的購(gòu)買(mǎi)。所以它的尺寸要求不高，表面質(zhì)量要求也不太高，外觀平滑等現(xiàn)象。該塑件設(shè)計(jì)為一整體，成型后并不需要與其它外殼與之相配合，且沒(méi)有精度要求，因此作一般精度來(lái)加工制造，注塑成型材料選為PP（聚丙烯）。

2.2塑件的工藝性能分析根據(jù)塑件所盛的是肥皂這一類(lèi)偏堿性的物質(zhì),因而塑件材料采用聚丙烯(PP)。這類(lèi)材料屬于熱塑性塑料。聚丙烯無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更輕。密度僅為。0.90～0.91g/cm3。它不吸水，光澤好，易著色。屈服強(qiáng)度、抗拉、抗壓強(qiáng)度和硬度及彈性比聚乙烯好。聚丙烯的熔點(diǎn)為164～170℃，耐熱性好，能在100℃以上的溫度下進(jìn)行消毒滅菌。其低溫使用溫度達(dá)-15℃，低于-35℃時(shí)會(huì)脆裂。聚內(nèi)烯的高頻絕緣性能好。因不吸水，絕緣性能不受濕度影響。但在氧、熱、光的作用下極易解聚老化，所以必須加入防老化劑。它的成型特點(diǎn)：成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔、凹痕及變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計(jì)能充分進(jìn)行冷卻的冷卻回路；聚丙烯的成型溫度為80℃左右，不可低于50℃，否則會(huì)造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷。溫度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。

2.3塑件的設(shè)計(jì)說(shuō)明及結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析

2.3.1設(shè)計(jì)說(shuō)明及結(jié)構(gòu)分析

從零件圖上分析，該零件總體為長(zhǎng)方形，但并非直線，它是由各兩條R100和R500圓弧所圍成的并在直角處用圓角過(guò)渡。外部形狀方面有113mm×73mm，而內(nèi)部則有105mm×65mm，和有一孔直徑10mm，處于中心位置這孔作用為排去濕水后香皂的流糊狀。這樣一來(lái)不會(huì)造成因盒內(nèi)流糊狀太多而使香皂潮而粘。另外考慮到香皂需要干爽和利于排流糊狀因而在盒底部依形狀設(shè)計(jì)了四個(gè)流線型好的盛腳。總體來(lái)說(shuō)此產(chǎn)品設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單而設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜反而可能適得其反至效益低落，這種產(chǎn)品并非屬于精密零件類(lèi)只須搞好外觀便可以且也并不是設(shè)計(jì)成一些花哨而不實(shí)用的產(chǎn)品。拔模斜度設(shè)計(jì)根據(jù)查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表3-11得出型芯拔模斜度為30ˊ，而型腔則按塑件設(shè)計(jì)不必再設(shè)置斜度。此外還考慮制造成本方面因而設(shè)計(jì)這簡(jiǎn)單而實(shí)用的肥皂盒。其三維造

型圖如下圖所示：

2.3.2尺寸精度分析

從零件圖上看，沒(méi)有精度要求這是對(duì)制造成本的一種考慮因素，因此這作一般精度處理，而加工則按塑件縮水后所生成型腔、型芯尺寸進(jìn)行加工。

2.3.3表面質(zhì)量分析

該塑件的表面并沒(méi)有特別的表面質(zhì)量要求但基于外觀至少型腔壁的粗糙度達(dá)到1.6,這也比較容量實(shí)現(xiàn).

綜上所述,注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下,塑件成型要求可以得到保證。

2.4塑件注射工藝參數(shù)確定

經(jīng)查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表3-1和參考工廠實(shí)際應(yīng)用情況。聚丙烯(PP)的成型工藝參數(shù)如下：（注模時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況和所給出范圍作適當(dāng)調(diào)整）

注射機(jī)類(lèi)型：螺桿式

螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）:30～60

后段溫度：160℃～170℃

料筒溫度中段溫度：200℃～222℃

前段溫度：80℃～200℃

噴嘴溫度及形式：170℃～190℃直通式

注射壓力：70Mpa～120Mpa

注射時(shí)間：0～5s

保壓時(shí)間：20s～60s

冷卻時(shí)間：15s～50s

成型周期：40s～120s

保壓力：50Mpa～60Mpa

在選擇注射成型工藝參數(shù)時(shí)注意：

1溫度料筒溫度不能過(guò)高，因溫度過(guò)高，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（即使是溫度不十分高的情況下）時(shí)，塑料的熱氧化降解量就會(huì)變大。因此需嚴(yán)格控制料筒最高溫度，另外還應(yīng)控制塑料在加料筒中停留的時(shí)間。柱塞式和螺桿式注射機(jī)由于其塑化過(guò)程不同，因而選擇料筒溫度也不同。通常后者選擇的溫度應(yīng)低一些；噴嘴溫度一般略低于料筒最高溫度，以防熔料在直通式噴嘴發(fā)生“流涎現(xiàn)象”。當(dāng)然也不能太低，否則將會(huì)造成熔料和早凝而將噴嘴堵死，或者由于早凝注入模腔而影響塑件的質(zhì)量；模具溫度對(duì)塑料的充型能力及塑件的內(nèi)在性能和外觀質(zhì)量影響很大。模具溫度通常是由通入定溫的冷卻介質(zhì)來(lái)控制的，也有靠熔料注入模具自然升溫和自然散熱達(dá)到平衡而保持一定的模溫。對(duì)于熔融粘度較低或中等的無(wú)定型塑料，模具的溫度常偏低。反之，對(duì)于熔融粘度高的塑料，則必需采取較高的模溫。

2壓力注射模塑過(guò)程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種，它們直接影響塑料的塑化和塑件質(zhì)量。一般操作中，塑化壓力應(yīng)保證塑件質(zhì)量的前提下越低越好，其具體數(shù)值是隨所用塑料的品種而異，但通常很少超過(guò)6Mpa；注射壓力的大小取決于注射機(jī)的的類(lèi)型、塑料的品種、模具的澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、尺寸與表面粗糙度、模具溫度、塑件的壁厚及流程的大小等，一般通過(guò)試謝經(jīng)驗(yàn)而定。

3時(shí)間完成一次注射成型過(guò)程所需的時(shí)間稱(chēng)成型周期，它包括注射時(shí)間，模內(nèi)冷卻時(shí)間，其它時(shí)間。在整個(gè)成型周期中，以注射時(shí)間和冷卻時(shí)間最重要，它們對(duì)塑件的質(zhì)量均有決定性影響。注射時(shí)間中的充模時(shí)間與充模速率成正比。在生產(chǎn)中，充模時(shí)間一般為3～5s。注射時(shí)間中的保壓時(shí)間一般為20～25s（特厚塑件可達(dá)5～10min）。而冷卻時(shí)間主要取決于塑件的厚度、塑料的熱性能和結(jié)晶性能以及模具溫度等。冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短應(yīng)以脫模時(shí)塑件不引起變形為原則。冷卻時(shí)間一般在30～120s之間。

2.5塑件體積重量和注塑機(jī)的選擇及其參數(shù)

利用PRO/E作計(jì)算塑件的體積：

=44.41cm3

塑件的重量：

=44.41×0.90g/cm3

=39.97g

該產(chǎn)品廣泛用于日常生活當(dāng)中,市場(chǎng)需求非常大,故該產(chǎn)品應(yīng)大批量生產(chǎn)。設(shè)計(jì)該塑件模具要有較高的生產(chǎn)效益，澆注系統(tǒng)要能自動(dòng)脫模，可采用側(cè)澆口進(jìn)膠方式。由于塑件較大，所以考慮到成本效益，采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)。

塑件的總體積：

=2×44.41cm3

=88.82cm3

塑件的總重量：

=2×39.97g

=79.94g

選用注塑件最小注塑容積：

=111.03cm3

據(jù)以上分析，和注射時(shí)所需的壓力和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)有設(shè)備等情況，初選用注塑機(jī)為：XS-ZY-125。

額定注射量：125cm3合模力：900KN

注射壓力：120Mpa最大開(kāi)合模行程：300mm

注射行程：115mm動(dòng)定模固定板尺寸：428×458mm

噴嘴前端孔徑：4mm噴嘴球半徑：SR12mm

注射時(shí)間：1.6s注射方式：螺桿式

合模方式：液壓-機(jī)

第三章注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：分型面的選擇，模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排布方式和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及澆口的位置的確定，模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，推出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

3.1分型面的合理選擇

模具設(shè)計(jì)中,分型在面的選擇是很關(guān)鍵的，它決定了模具結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件成型的要求來(lái)選擇分型面。

該塑件的大體形狀為長(zhǎng)方形。且表面質(zhì)量無(wú)特殊要求。所以按照選擇分型面的原則來(lái)進(jìn)行合理的選擇，其一原則為：分型面應(yīng)選擇在塑件的外形最大輪廓處，若不采用則會(huì)塑件無(wú)法從型腔中脫出；其二有利于留模方式，便于塑件順利脫模通常分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件在開(kāi)模后留在動(dòng)模一側(cè)，這要有助于動(dòng)模內(nèi)設(shè)置的推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作，否則在定模內(nèi)設(shè)置推出機(jī)構(gòu)往往增加模具的復(fù)雜性；其三滿足塑件的外觀質(zhì)量要求選擇分型面時(shí)應(yīng)避免對(duì)塑件的外觀質(zhì)量產(chǎn)生的不利影響，同時(shí)需考慮分型面處所產(chǎn)生的飛邊是否容易清理修整；其四便于模具加工制造為了便于模具加工制造，就盡量選擇平直分型面或易于加工的分型面；還有其它的對(duì)排氣效果等，一般主要抓住主要矛盾，在此前提下確定合理的分型面。以下圖所示為本肥皂盒模具的分型面的方式：

3.2確定塑件的排布方式

本設(shè)計(jì)塑件的模具采用一模兩腔，型腔的排布應(yīng)使每個(gè)型腔都通過(guò)澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需的足夠壓力，以保證塑料熔體的同時(shí)均勻地充滿每個(gè)型腔，使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這使得要求型腔與主流道之間距離盡可能最短，同時(shí)采用平衡的流道和合理的澆口尺寸以及均勻的冷卻。綜合各因素?cái)M取以下圖所示的型腔排布方式：

3.3主流道設(shè)計(jì)

主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開(kāi)始，到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)道。屬于從熱的塑料熔體到相對(duì)較冷的模具的一段過(guò)渡的流動(dòng)長(zhǎng)度,因此它的形狀和尺寸最先影響著塑料熔體的流動(dòng)速度及填充時(shí)間，必須使熔體的溫度降和壓力降最小，且不損害其把塑料熔體輸送到最“遠(yuǎn)”位置的能力。所以整套模具中也是一個(gè)重要的部分，若其不當(dāng)則首先影響著塑料的流動(dòng)速度及填充時(shí)間，大大影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。這主流道有關(guān)尺寸的確定是根據(jù)于的擬取定的注塑機(jī)XS-ZY-125的噴嘴尺寸而定：

噴嘴前端孔徑：d0=4mm；噴嘴前端球面半徑：R0=12mm。

根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：

R=R0+（1～2）mm

d=d0+(0.5～1)mm

取主流道球面半徑：R=14mm；

取主流道的小端直徑：d=4.5mm。

為了便于將冷凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形。其斜度為2°～6°取3°

根據(jù)主流道大端直徑D=d+2LtanL為初定主流道長(zhǎng)度為79mm

=4.5+2×79×tanmm

=8.64mm

另外,主流道在襯套內(nèi),而襯套可以作外購(gòu),并不需自行生產(chǎn)若購(gòu)置標(biāo)準(zhǔn)襯套過(guò)長(zhǎng)可按總裝圖或零件圖所要求尺寸進(jìn)行截短。關(guān)于主流道襯套與定位圈的結(jié)構(gòu)，這里采用是非整體式，設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后通過(guò)螺釘配合在定模座板上。定模定位圈都可以外購(gòu)，初選的尺寸為100×15mm。

主流道襯套與定位圈的固定形式如下圖所示：

3.4分流道設(shè)計(jì)

分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過(guò)截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)渡段，因此要求所設(shè)計(jì)的分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔，并且流動(dòng)過(guò)程中壓力損失及熱量損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。分流道的形狀及尺寸，應(yīng)根據(jù)塑件的體積，壁厚，形狀的復(fù)雜程度，注射速率，分流道長(zhǎng)度等因素確定。本塑件的形狀不算復(fù)雜，熔料填充型腔比較容易，還根據(jù)整體凹模尺寸和型腔排列方式，盡量取短其長(zhǎng)度，另外圓形截面的分流道的熔料流動(dòng)性，熱傳性較其它類(lèi)型為比較理想形狀，因此分流道采用圓形截面形狀。

經(jīng)查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表5-3，分流道直徑為d=6mm，再根據(jù)初選的模架結(jié)構(gòu)初定分流道長(zhǎng)度為28mm。

3.5澆口的設(shè)計(jì)

澆口亦稱(chēng)進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道。雖說(shuō)除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面積最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分。澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件的性能和質(zhì)量的影響很大。這里根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排布方式，選用被廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)澆口即側(cè)澆口。側(cè)澆口一般開(kāi)設(shè)在分型面上，塑料熔體于型腔的側(cè)面充模，其截面形狀多為矩形狹縫，調(diào)整其截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時(shí)的剪切速率及澆口封閉時(shí)間。這類(lèi)澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進(jìn)料位置。且對(duì)于各種塑料的成型適應(yīng)性均較強(qiáng)。經(jīng)查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表5-4，初定尺寸為（b×l×t）3mm×1mm×2mm。（試模時(shí)可作適當(dāng)調(diào)整）結(jié)構(gòu)如下圖所示：

3.6流動(dòng)比的校核

因在大型或薄壁的塑料制件在注射成型時(shí)，塑料熔體有可能因其流動(dòng)距離過(guò)長(zhǎng)或流動(dòng)性能差而無(wú)法充滿整個(gè)模腔，為此，在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，先對(duì)其注射成型時(shí)的流動(dòng)距離比或流動(dòng)面積比進(jìn)行校核，這樣才可以避免充填不足的現(xiàn)象的發(fā)生。本設(shè)計(jì)采用的是一模兩腔的結(jié)構(gòu)，所以側(cè)澆口進(jìn)料的塑件的流動(dòng)比是：

Ф=+2×+2×+4×+2×

=+2×+2×+4×+2×

=139.96

經(jīng)查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表5-1，聚丙烯的流動(dòng)比并未超出表中數(shù)據(jù)，因此這樣的分流道長(zhǎng)度設(shè)計(jì)是符合要求，且不會(huì)發(fā)生填充不足的現(xiàn)象。

3.7冷料穴的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)時(shí)，為了防止噴嘴的端部溫度低于所要求的塑料熔體溫度的塑料進(jìn)入型腔，這會(huì)可能會(huì)產(chǎn)生次品。這解決的措施是在主流道的對(duì)面一側(cè)的推件板上，與其標(biāo)稱(chēng)直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1～1.5倍,最終保證冷料的體積小于冷料穴形式,此外,冷料穴除了容納冷料的作用外，同時(shí)還具有在開(kāi)模時(shí)將主流道和分流道的冷若冰霜凝料勾住，便于脫模的功能,保證塑件留在動(dòng)模一側(cè),本次采用Z形的拉料桿形式,尺寸為8×105mm開(kāi)模時(shí)主流道凝料被拉料桿拉出，推出后常常需要用人工取出而不能自動(dòng)脫落。其結(jié)構(gòu)和尺寸如下圖所示：

3.8合模導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)

塑料模具閉合時(shí)為保證型腔形狀和尺寸的準(zhǔn)確性，應(yīng)按一定的方向和位置合模，所以必須設(shè)有導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)起定位、導(dǎo)向和承受側(cè)壓力的作用。常見(jiàn)的導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)是在模具型腔周?chē)O(shè)置2～4對(duì)互相配合的導(dǎo)向柱和導(dǎo)向孔。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)包括對(duì)導(dǎo)柱和導(dǎo)向孔的尺寸、精度、表面粗糙度等的設(shè)計(jì)及導(dǎo)向零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或正確選用，導(dǎo)柱在模具上的布置和裝固方式的確定等。本次設(shè)計(jì)的模具采用4對(duì)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，導(dǎo)套留在定模，導(dǎo)柱留在動(dòng)模。

導(dǎo)柱和導(dǎo)套在模具上的安裝使用對(duì)導(dǎo)柱尺寸和結(jié)構(gòu)有以下五點(diǎn)要求：

①直徑和長(zhǎng)度導(dǎo)柱無(wú)論是固定段的直徑還是導(dǎo)向段的直徑，其形位公差與尺寸公差之間的關(guān)系應(yīng)遵循包容原則，即軸的作用尺寸不得超過(guò)最大實(shí)體尺寸，而軸的局部實(shí)際尺寸必須在尺寸公差范圍內(nèi)才合格，導(dǎo)柱長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度高出6～8mm。

②形狀導(dǎo)柱的端部做成錐形或半球形的先導(dǎo)部分，錐形頭高度取與其相鄰圓柱直徑的1/3，前端還應(yīng)倒角，使其能順利進(jìn)入導(dǎo)向孔。

③公差配合導(dǎo)柱安裝段與模板間采用過(guò)渡配合H7/k6，導(dǎo)向段與導(dǎo)向孔間采用間隙配合H7/f7。導(dǎo)套內(nèi)孔與導(dǎo)柱之間為間隙配合H7/f7，外表面與模板孔為較緊的過(guò)渡配合H8/k6（帶軸肩導(dǎo)套），其前端可設(shè)計(jì)一長(zhǎng)為3mm的引導(dǎo)部分，按松間隙配合H8/e7制造，其粗糙度內(nèi)外表面均可用Ra0.8μm或Ra1.6μm。

④粗糙度固定段表面用Ra1.6μm，導(dǎo)向段表面用Ra0.8μm。

⑤材料導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的芯部，因此多采用低碳鋼（20號(hào)鋼）滲碳（0.5～0.8mm深），經(jīng)淬火處理（HRC56～60）或碳素工具鋼（T8A、T10A）經(jīng)淬火或表面淬火處理（HRC50～55）。導(dǎo)套的材料可用耐磨材料，如銅合金制造，當(dāng)用碳鋼時(shí)也可采用碳素工具鋼淬火處理，硬度HRC50～55，或采用20號(hào)鋼滲碳淬火，其表面硬度為HRC56～60，但其硬度最好比導(dǎo)柱低相差5度左右。

導(dǎo)柱導(dǎo)套已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)所選模架給出的尺寸，導(dǎo)柱直徑為25mm，材料是T8A，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的詳細(xì)尺寸結(jié)構(gòu)見(jiàn)裝配圖。

3.9確定脫模方式

注塑模必須設(shè)有準(zhǔn)確可靠的脫模機(jī)構(gòu)，以便在沒(méi)一個(gè)循環(huán)中將塑件從型腔內(nèi)或型心上自動(dòng)地脫出模外，脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為脫模機(jī)構(gòu)或推出機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)依照推出機(jī)構(gòu)的的設(shè)計(jì)原則:1推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)；2保證塑件不因推出而變形損壞；3機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠；4良好的塑件外觀；5合模時(shí)的正確復(fù)位。而脫模機(jī)構(gòu)種類(lèi)較多，在這里結(jié)合塑件的外形及其內(nèi)部尺寸關(guān)系和考慮為避免頂出時(shí)塑件受力不均而變形，因而采用的是推件板推出形式，推桿尺寸為15×90mm，這屬于標(biāo)準(zhǔn)化零件可外購(gòu)不必自行制造，而位置尺寸和結(jié)構(gòu)放置詳細(xì)見(jiàn)裝配圖。

3.10冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

注塑模具型腔壁的溫度高低及其均勻性對(duì)成型效率和制品的質(zhì)量影響很大，一般注入模具的塑料熔體的溫度為200℃～300℃，而塑件固化后從模具中取出的溫度為60℃～80℃以下，視塑料的品種不同有很大差異。為了調(diào)節(jié)型腔的溫度，需在模具內(nèi)開(kāi)設(shè)冷卻水通道，通過(guò)模具調(diào)節(jié)機(jī)調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的溫度。

模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：

1冷卻水孔的布置理想情況下，管壁間距離不得超過(guò)水孔直徑的5倍，水管壁離型腔表面不得太近也不能太遠(yuǎn)，一般不超過(guò)管徑的3倍。

2降低入水與出水溫度差如果出入水溫度相差過(guò)大，會(huì)使模具溫度分布不均勻。

另外本塑件的材料為PP(聚丙烯)，此材料熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計(jì)能充分進(jìn)行冷卻的冷卻回路；聚丙烯的成型溫度為80℃左右，不可低于50℃，否則會(huì)造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷。溫度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。因而作如下計(jì)算，確定水路的直徑大小：

設(shè)定模具的平均溫度為50℃，日常溫度為20℃的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度設(shè)為35℃，產(chǎn)量為（1.5min/套）3.28kg/h。

1求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q3

查表3-26得聚丙烯的單位熱量為59×104J/kg

=3.28×59×104J/kg

=193.52×104J/kg

2求冷卻水的體積流量V

由式3-41得:

由上述計(jì)算結(jié)果，結(jié)合凹模尺寸，水路直徑取6mm。布置形式如下圖所示：

3.11確定凸模、型芯、凹模的固定方式

凸模和凹模采用非通孔的固定形式，凸模和凹模嵌入固定板后直接用螺釘固定在固定板上。這樣可以省去不必要的材料的浪費(fèi)，節(jié)約成本，又可以使以后的裝拆方便，更換容易，另外也方便于加工制造。而型芯采用的是通孔凸肩式，它從凸模塊嵌入后用動(dòng)模板壓緊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便。它們固定結(jié)構(gòu)方式如下圖所示：

3.12確定排氣形式

當(dāng)塑料熔體注入型腔時(shí)，如果型腔內(nèi)原有氣體、蒸汽等不能順利地排出，將會(huì)在制件上形成氣孔、銀絲、灰霧、接縫、表面輪廓不清，型腔不能完全充滿等弊病，同時(shí)還會(huì)因氣體壓縮而產(chǎn)生高溫，引起流動(dòng)前沿物料溫度過(guò)高，粘度下降，容易從分型面溢出，發(fā)生飛邊，重則灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕。而且型腔內(nèi)氣體壓縮的反壓力會(huì)減低充模速度。影響注塑周期和產(chǎn)品質(zhì)量。因此設(shè)計(jì)型腔時(shí)必須充分地考慮排氣問(wèn)題。

設(shè)計(jì)此塑件時(shí),由于該型腔并非屬于復(fù)雜，相比形狀較為規(guī)則，故可用推件板，與定模板之間的配合間隙進(jìn)行排氣，其間隙值為0.03～0.05mm。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖：

第四章主要成型零部件尺寸確定

本次設(shè)計(jì)的肥皂盒采用的材料為聚丙烯（PP），經(jīng)查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》附錄B聚丙烯的收縮率為1.0%～2.5%，則平均收縮率為1.75%。

4.1成型零部件尺寸確定

模具的成型尺寸是指型腔上直接用來(lái)成型塑件部位的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形或異形型心的長(zhǎng)和寬），型腔和型芯的深度或高度尺寸，中心距尺寸等。在設(shè)計(jì)模具時(shí)必須根據(jù)制品的尺寸和精度要求來(lái)確定成型零件的相應(yīng)尺寸和精度等級(jí)，給出正確的公差值。影響塑件精度的因素有多個(gè)方面，主要有成型零件的制造誤差，成型收縮率波動(dòng)，型腔成型零件磨損量的影響等三個(gè)方面。

由于肥皂盒外形尺寸無(wú)精度要求，且無(wú)需與其他零件配合，因而凸模、凹模、型芯尺寸可按縮水后尺寸直接加工制造。

4.1.1型腔徑向尺寸確定

因無(wú)精度要求而直接按縮水值計(jì)算尺寸:

4.2型腔側(cè)壁厚和底板厚度確定

塑料模具型腔在成型過(guò)程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過(guò)小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞;也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形,導(dǎo)致溢料和出現(xiàn)飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái)確定型腔壁厚。通過(guò)理論分析和生產(chǎn)實(shí)踐表明，小型尺寸的模具型腔，強(qiáng)度不足是主要矛盾，型腔壁厚應(yīng)以滿足強(qiáng)度條件為準(zhǔn)。

凹模鑲塊采用整體式矩形型腔，根據(jù)整體式矩形型腔側(cè)壁厚計(jì)算公式：結(jié)構(gòu)如下圖所示：

因時(shí)，式中各參數(shù)分別為：P=50Mpa（選定值）；H1=30mm；

[σ]——彎曲許用應(yīng)力（MPa）；鋼=160MPa；

a-矩形成型型腔的邊長(zhǎng)比，a=b/l=74.28/114.98=0.65

經(jīng)查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表5-14W=0.108.

代入公式計(jì)算得：

mm

=30.58mm

凹模底板厚度計(jì)算：

式中各參數(shù)分別為：經(jīng)查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表5-16=0.4680；

P=50Mpa（選定值）；b=74.28mm;

[σ]——彎曲許用應(yīng)力（MPa）；鋼=160MPa；

代入公式得：

mm

=28.41mm

在模板長(zhǎng)寬值，厚度值選擇只要符合上述凹模側(cè)壁厚和凹模底板厚度值，那么在注塑塑件時(shí)，模具能夠承受期間的所達(dá)到強(qiáng)度要求。

第五章選擇標(biāo)準(zhǔn)模架

注射模具的基本結(jié)構(gòu)有很多共同點(diǎn)，所以標(biāo)準(zhǔn)化的工作已經(jīng)基本完成，市場(chǎng)上有標(biāo)準(zhǔn)件出售，為制造注射模具提供了便利條件。此次設(shè)計(jì)的肥皂盒為日常用具且體積小，這樣需大批量生產(chǎn)，結(jié)合市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)模架規(guī)格和價(jià)格，初定以一模兩腔的結(jié)構(gòu)。為了使產(chǎn)品不會(huì)出現(xiàn)因受力不均而造成翹曲現(xiàn)象，選用了推件板的推出機(jī)構(gòu)形式。根據(jù)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)著名標(biāo)準(zhǔn)注射模架生產(chǎn)商所生產(chǎn)的模架，此塑件所選用的為龍記公司（LKM）生產(chǎn)的2530DI型（大水口）模架。

根據(jù)上述的計(jì)算所要求的強(qiáng)度要求，及其它因素所確定以下參數(shù)：

A板（前模板）取60mm；B板（后模板）取30mm；C板（托鐵）取80mm。

模架具體形狀如下圖所示：

模架的形狀和基本尺寸

5.1模具閉合高度

=（25+60+25+30+80+25）mm

=245mm

5.2模架三維整體外尺寸

由上述所得：肥皂盒外形三維尺寸為250mm×300mm×245mm。

第六章肥皂盒注射模結(jié)構(gòu)草圖

經(jīng)過(guò)以上一系列的結(jié)構(gòu)確定和尺寸計(jì)算確定了以下所示的結(jié)構(gòu)草圖：

(肥皂盒外殼注射模結(jié)構(gòu)草圖)

第七章校核模具和注射機(jī)的有關(guān)尺寸

本章進(jìn)行對(duì)模具和注射機(jī)的有關(guān)尺寸校核，如對(duì)注射量校核，注射壓力校核，鎖模力校核，模具與注射機(jī)安裝尺寸相關(guān)校核，開(kāi)模行程校核等內(nèi)容。這些都對(duì)所設(shè)定模具的一些參數(shù)進(jìn)行實(shí)質(zhì)性檢驗(yàn)，以校核初設(shè)計(jì)模架有關(guān)尺寸和初選注射機(jī)有關(guān)系數(shù)是否合符其規(guī)定的范圍內(nèi)或力學(xué)方面能否承受。若校核出來(lái)有關(guān)尺寸和數(shù)據(jù)不符其中所要求的應(yīng)立即返回選擇直到符合要求為準(zhǔn)。這才能避免因設(shè)計(jì)計(jì)算有誤而最終生產(chǎn)出不合格產(chǎn)品，或嚴(yán)重造出廢模具，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此校核是關(guān)鍵的其中一個(gè)重要部分，即要求設(shè)計(jì)人員必須校核無(wú)誤。

7.1注射量校核

模具型腔能否充滿與注射機(jī)允許的最大注射量密切相關(guān)，設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)保證注射模內(nèi)所需熔體總量在注射機(jī)實(shí)際的最在注射量的范圍內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注射機(jī)的最大注射量是其允許最大注射量（額定注射量）的80%，由此有：

nm1+m2≤80%m

2×39.97+0.9×2.9g≤80%×125×0.9g

82.55g＜90g(滿足要求，設(shè)計(jì)合理)

7.2注射壓力校核

經(jīng)查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表3-1,塑料聚丙烯(PP)成型所需的注射壓力為70～120Mpa，而初選的XS-ZY-125的注塑機(jī)的額定注射壓力為120Mpa，因此注射機(jī)的最大注射壓力能夠滿足該塑件的成型需求。

7.3鎖模力校核

注射成型時(shí),模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過(guò)程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力，即：

（nA1+A2）P＜F

經(jīng)查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表3-1得聚丙烯保壓力為50～60Mpa。則：

（2×113×73+269）×50＜900KN

838.35KN＜900KN(滿足要求,設(shè)計(jì)合理)

7.4模具厚度校核

經(jīng)查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表4-1,XS-ZY-125注塑機(jī)的模具最大厚度

為300mm，最小厚度為200mm，而設(shè)計(jì)模具閉合高度H為245mm，則：

200mm＜245mm＜300mm（滿足要求，設(shè)計(jì)合理）

7.5開(kāi)模行程校核

設(shè)計(jì)此套模具所用到的XS-ZY-125型注塑機(jī)屬于液壓，機(jī)械聯(lián)合體作用的，故注射機(jī)最大行程與模厚無(wú)關(guān)，且該模具采用單分型面結(jié)構(gòu)，則：

300mm≥27+82+10mm

300mm＞119mm(滿足要求，設(shè)計(jì)合理)

綜上所校核的有關(guān)數(shù)據(jù)，初選模架及有關(guān)尺寸和初選注射機(jī)和其有關(guān)與模具相關(guān)數(shù)參考文獻(xiàn)新晨：

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