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摘 要
本課題設(shè)計了嬰兒肥皂盒的注塑模具，首先從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而確定塑件材料。然后對塑件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定了分型面、澆注系統(tǒng)等，選取合適的注塑機(jī)型號及有關(guān)參數(shù)的校核都做了詳細(xì)的設(shè)計與分析。在實際應(yīng)用中，此模具結(jié)構(gòu)簡單性、制造成本低、外形較小、質(zhì)量高，所以我們必須努力設(shè)計出最好的產(chǎn)品。最后我們可以分析模具的工作原理，最終確定此設(shè)計結(jié)構(gòu)的可靠性，并運(yùn)用AutoCAD和UG繪制了一套模具裝配圖和部分零件圖。
關(guān)鍵詞：嬰兒肥皂盒、注塑、塑料模具等
目錄
前言 1
1.塑件分析 2
1.1功能分析 2
1.1.1尺寸精度分析 2
1.1.2表面質(zhì)量分析 3
1.2成型分析 3
2.成型工藝分析 3
2.1塑件選材 3
3.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 4
3.1分型面的選擇 4
3.2型腔布局 4
3.3澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 5
3.3.1主流道的設(shè)計 5
3.3.2分流道的設(shè)計 5
3.3.3澆口的設(shè)計 5
3.4推出機(jī)構(gòu)設(shè)計 6
3.5模架類型的選擇 6
3.6冷卻系統(tǒng)設(shè)計 6
3.7排氣系統(tǒng)設(shè)計 7
3.8脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計 7
3.9導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用與組成 7
4.模具尺寸計算與注塑機(jī)選擇 8
4.1型芯型腔成型結(jié)構(gòu)尺寸計算 8
4.2初選注射機(jī) 9
4.2.1注塑機(jī)基本參數(shù)以及注塑過程、構(gòu)成和傳動裝置 9
4.2.2注塑機(jī)的選擇 10
4.3其他尺寸計算 10
4.3.1模墊板的厚度的計算 10
4.4校核注塑機(jī) 11
4.4.1開模行程 11
4.4.2注射壓力的校核 11
4.4.3鎖模力的校核 11
5. 模具圖繪制 12
5.1裝配圖繪制 12
5.2零件圖繪制 12
總結(jié) 13
致 謝 14
附錄 15
參考文獻(xiàn) 16
I
前言
模具是通過具有一定形狀、大小和尺寸要求的零件能生產(chǎn)出成型物品的工具。古代人就是通過做模子，然后澆注，冷卻，最后成型?，F(xiàn)代，比如手機(jī)殼、垃圾桶等商品，是把塑料加熱軟件注進(jìn)模具冷卻成型生產(chǎn)出來的。平底鍋也是由金屬平板用模具壓成這樣的形狀。因此模具制造出來任何產(chǎn)品。模具是這樣做出來的，首先它由模具設(shè)計人員根據(jù)產(chǎn)品(零件)的使用要求，把模具結(jié)構(gòu)大小設(shè)計出來，繪出圖紙再由技術(shù)工人按圖紙要求通過各種機(jī)械的加工(如車床、刨床、銑床、磨床等)做好模具上的每個零件，然后組裝調(diào)試，直到能生產(chǎn)出合格的的產(chǎn)品，所以模具工需要掌握很高很全面的知識和技能，模具做的好，產(chǎn)品質(zhì)量好，模具結(jié)構(gòu)合理，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。
(1) 塑料模具的現(xiàn)狀
在人們的日常生活中及現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，塑料制品得到日益廣泛的應(yīng)用。隨著塑料模具工業(yè)的發(fā)展，社會對塑料制品的需求愈來愈大。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，大多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工產(chǎn)品，工業(yè)發(fā)展必須依賴模具。如今，塑料注射模在模具中所占的分量越來越大，其發(fā)展也越來越大。在未來的模具市場中，塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高，且發(fā)展速度將高于其他模具。
(2) 塑料模具的發(fā)展趨勢
模具設(shè)計和制造工業(yè)也發(fā)生了根本的變化.
（1） 模具行業(yè)必須高效率、自動化、大型、超小型、高精度、高壽命
（2） 在我國其發(fā)展速度之快、需求量之大，但是與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比仍有很大的差距。
（3） 我國模具行業(yè)發(fā)展在地域分布上存在不平衡性，東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)。
（4） 我國模具設(shè)計制造水平要比德美國家落后許多，需要向人家學(xué)習(xí)。
（5） 在未來，我國模具行業(yè)市場前景廣闊，技術(shù)面臨很強(qiáng)的挑戰(zhàn)。
1.塑件分析
本塑件為嬰兒肥皂盒。
圖1-1塑件3D圖
1.1功能分析
本課題主要是研究一個嬰兒肥皂盒，從經(jīng)濟(jì)、實用、美觀、方便等角度出發(fā)，又由于肥皂盒在人類生活中必不可少，需求量大，對選材有一定的質(zhì)量要求，材料是否有有毒物質(zhì)，是否對孩子造成身體影響，總結(jié)起來，嬰兒肥皂盒在當(dāng)前市場上總的特點(diǎn)如下：
(1）發(fā)展較快，競爭較激烈。
(2）材料有沒有有毒物質(zhì)。
(3）市場需求大、更新?lián)Q代快。
(4）明顯的向著美觀、耐用、方便等方向發(fā)展。
跟著市場走，才能帶來銷量，才能創(chuàng)造利潤，所以，本課題將圍繞著怎樣以最經(jīng)濟(jì)、最快捷、最方便的生產(chǎn)出最符合市場需求的嬰兒肥皂盒為核心，探討一下注塑模具的設(shè)計。
1.1.1尺寸精度分析
生產(chǎn)量：大批生產(chǎn)
塑件大小：120mmX60mmX20mm
精度：MT7
工藝要求：（1）厚度為2mm（2）內(nèi)壁未注圓角為R1.5（3）材料為PVC（4）拔模斜度0.5
1.1.2表面質(zhì)量分析
該嬰兒塑件為方形，壁厚為2mm，有孔，結(jié)構(gòu)較簡單，適合于注射成型。
1.2成型分析
該塑件精度等級零件圖中重要的尺寸有120±0.2、60±0.2、20±0.5、φ60±0.5、R2、R5，它所需的材料要求必須具有一定的強(qiáng)度、耐磨性、韌性、耐腐蝕性、光滑性與壽命長，
最終我確定采用45鋼，因為其硬度大于等于55HRC.
2.成型工藝分析
2.1塑件選材
選用材料為PVC。
物理性：
PVC為無定形結(jié)構(gòu)的白色粉末，無穩(wěn)定熔點(diǎn)，在80～85℃之間開始軟化，130℃開始變?yōu)檎硰棏B(tài)，160～180℃開始轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)；它有較好的機(jī)械性能，有較大的多分散性；沖擊強(qiáng)度5～10kJ/m2；有優(yōu)異的介電性能。
化學(xué)性：
PVC化學(xué)性穩(wěn)定性強(qiáng)，堅硬，溶解性差，對有機(jī)和無機(jī)酸、堿、鹽均穩(wěn)定，化學(xué)穩(wěn)定性隨使用溫度的升高而降低。具有抗微生物、耐磨難燃、耐酸堿、并具有較好的保暖性和彈性。
它的用途很廣多數(shù)用于日常生活中如：制造涼鞋、雨衣、玩具、人造革等；在電氣行業(yè)中，用于制造插頭、插板等，因此我選用材料為PVC.
3.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1分型面圖
圖3-1 分型面圖
3.2型腔布局
該塑件精度要求一般，只要遵守模具分型面的基本要求以及合理布局與腔數(shù)的確定，就可以使模具制造成本低、生產(chǎn)效率以及資源的利用率高，因此我選用的是一模二腔分布，模具尺寸適中，適合大批量生產(chǎn)，同時也有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。
圖3-2型腔布局圖
3.3澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
3.3.1主流道的設(shè)計
主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。也可以理解成從注塑機(jī)噴嘴開始到分流道的熔融的通道。一般我們常見的主流道有三種：一、整體結(jié)構(gòu) 二、兩塊模板所組成的結(jié)構(gòu) 三、澆口套入式的結(jié)構(gòu)。這里我選用第三種。
圖3-3主流道圖
3.3.2分流道的設(shè)計
分流道指在注射或多澆口模具中，主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。該模具我采用平衡式布置，要求從主流道各個型腔的分流道其長度、形狀及斷面尺寸對應(yīng)相等，達(dá)到各個型腔同時均勻進(jìn)料，保證各個型腔成型出的塑件在強(qiáng)度、性能及質(zhì)量上的一致性。同時應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失和溫度降低，并且分流道與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過渡，這樣有利于塑件熔體的流動及充填。
3.3.3澆口的設(shè)計
澆口形式的選擇：由于該塑件外觀要求、質(zhì)量要求較高，在以美觀為前提下，澆口位置與大小，應(yīng)該慎重選擇，盡量使?jié)部谠O(shè)計結(jié)構(gòu)更簡單。通過研究與分析該塑件結(jié)構(gòu)，以便于更好的確定分型面的位置與大小。最終通過對塑件成型性能、澆口和模具結(jié)構(gòu)的分析比較，最后正式確定成型該模具采用品平衡側(cè)澆口形式。因為形式所得到的型腔零件加工簡單，且澆口容易去除，不影響制品的使用性能和外觀質(zhì)量，容易保證每個型腔內(nèi)塑件尺寸，塑件壁厚為2mm。澆口位置如圖所示：
圖3-4澆口位置
3.4推出機(jī)構(gòu)設(shè)計
推桿推出機(jī)構(gòu)是最簡單，最常用的推出方式，該塑件是長筒型結(jié)構(gòu)，由于塑件壁薄，尺寸大，型腔深，故采用推桿推出和脫模板的綜合推出方式，使之受力均勻，脫模效果更好，最終讓塑件推出很穩(wěn)定。
圖3-5圓桿推出機(jī)構(gòu)
3.5模架類型的選擇
由前面型腔的布局以及位置尺寸，再根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，因為動、定模均是采用兩塊模板，它們中間設(shè)置一塊推件板，用于推件板件的模具，適用于立式和臥式注射機(jī)。故我我選擇A4型。
3.6冷卻系統(tǒng)設(shè)計
凹模冷卻水道采用的直通式單層冷卻回路，水道開設(shè)避開安裝在定模上，型芯同樣采用管道冷卻。不管哪種模具，水孔的直徑不大能大于14mm,否則冷卻水難以湍流狀態(tài)。因此模具取10mm。根據(jù)此模具長度可知，需要8根水道才可以達(dá)到冷卻水道長度要求。冷卻系統(tǒng)水道排布圖如下：
圖3-6冷卻系統(tǒng)水道排布圖
3.7排氣系統(tǒng)設(shè)計
模具需要自然排氣，是通過模具零件的配合間隙來排氣。.
(1) 通常，選擇排氣槽的開設(shè)位置時，應(yīng)遵循以下原則：
（1）操作者不能正對排氣口，以防噴料飛出而發(fā)生事故；
（2）排氣口最好開設(shè)在分型面上，這樣產(chǎn)生飛邊從而隨塑件脫出；
（3）最好設(shè)在凹模上，以便于模具加工和清模方便；
（4）排氣口開設(shè)在靠近嵌件和制件壁最薄處，因為這樣的部位最容易形成熔接痕；
3.8脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計
脫模機(jī)構(gòu)是在注射動作結(jié)束后，塑件在膜內(nèi)冷卻定型，由于體積縮小，從而取出制件及澆注系統(tǒng)凝料的裝置，其中只有脫出和取出兩個動作，然后將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具分離開來，最后將塑件和凝料取出分離開來。
脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計一般遵循以下原則：
（1）遵循頂針位置設(shè)計的原則，頂出要平衡，頂針必須均勻布置，以防頂出后變形。塑件。
（2）當(dāng)使塑件收縮時包緊型芯的時候，必須推出力作用點(diǎn)盡可能靠近型芯那里，同時讓推出力作用于塑件強(qiáng)度最大的部位那里。
（3）設(shè)計結(jié)構(gòu)必須合理與可靠，操作機(jī)械的運(yùn)動必須準(zhǔn)確、可靠、靈活，以便于以后制造和維護(hù)。
（4）在生產(chǎn)過程中，我們必須保證塑件頂出時不變形、不損壞，從而保證塑件外觀良好。
3.9 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用與組成
（1）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是在模具開模與合模的過程中起導(dǎo)向作用的機(jī)構(gòu)。
（2）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組成一般是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
4.模具尺寸計算與注塑機(jī)選擇
型芯型腔結(jié)構(gòu)尺寸，計算一般有兩種方法：一、強(qiáng)度計算 二、剛度計算，兩則缺其一會造成強(qiáng)性變形，由此可見：模具對強(qiáng)度與剛度有嚴(yán)格的要求。計算如下：
4.1型芯型腔成型結(jié)構(gòu)尺寸計算
圖4-1 型腔圖
通過以下公式可以推出型腔徑向尺寸及深度尺寸：
LM=(LS+LSSCP-3/4Δ)+δ 0
HM=(HS+HSSCP-2/3Δ)+δ 0
圖4-2型芯圖
通過以下公式可以推出型芯徑向尺寸及深度尺寸：
LM=(LS+LSSCP+3/4Δ)0 -δ
HM=(HS+HSSCP+2/3Δ)0 -δ
綜上所述：由于此模具的尺寸較大，要考慮的因素有：
（1）要防止溢料。（2）利于脫模。（3）保證模具的精度。
4.2初選注射機(jī)
4.2.1注塑機(jī)基本參數(shù)以及注塑過程、構(gòu)成和傳動裝置
注塑機(jī)是將塑件連續(xù)的產(chǎn)品由擠出、生產(chǎn)、獨(dú)立不連續(xù)壓制方法生產(chǎn)實現(xiàn)的機(jī)器。主要參數(shù)有公稱注射量，注射壓力，注射速度，塑化能力，鎖模力，合模裝置的基本尺寸，開合模速度，空循環(huán)時間等.這些參數(shù)是設(shè)計，制造，購買和使用注塑機(jī)的主要參數(shù)。通過這些我們選擇更好的注塑機(jī)。
注塑機(jī)的注射過程：鎖緊與閉模兩種動作。
（1） 首先注射座前移與注射；
（2） 其次，保壓、制品冷卻；
（3） 然后注射座后退；
（4） 最后，開模和頂出制品。
注塑機(jī)的構(gòu)成
（1） 注塑裝置是預(yù)塑向模腔注入熔體。
（2） 合模裝置：啟閉模具而且保證可靠的緊縮、成型
（3） 液壓傳動：使注塑機(jī)按預(yù)定注射工藝要求與動作程序準(zhǔn)確有效工作
（4） 電控系統(tǒng)：提供動力，按指令控制主機(jī)。
注塑機(jī)的傳動裝置：
（1） 功能：提供螺桿預(yù)塑時所需的扭矩與速度，傳動系統(tǒng)在注射架上移動，要求結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)速能夠方便的調(diào)節(jié)，使各部件應(yīng)有足夠的硬度、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。
（2） 傳動形式有：液壓馬達(dá)傳動，變速箱傳動等
合模裝置作用有：鎖閉模具，開模頂出，取出制品。要求：有足夠大的合模力、模板面積、模板間距，和有較高的啟閉速度。
4.2.2注塑機(jī)的選擇
選擇注塑機(jī)必須考慮所需的壓力和塑件的重量以及其他因素。初步選用的注塑機(jī)：XS-ZY-250型的注塑機(jī)，該注塑機(jī)的參數(shù)如表所示：
表 注塑機(jī)的各參數(shù)
理論注射量/cm3
250
模板尺寸/mm
598X520
螺桿直徑/mm
30
最大模具厚度/mm
350
注射壓力/Mp
1300
最小模具厚度/mm
200
鎖模力/KN
1600
噴嘴球半徑/mm
18
拉桿內(nèi)間距/mm
295X373
噴嘴口孔徑/mm
4
4.3其他尺寸計算
4.3.1模墊板的厚度的計算
此模具模腔側(cè)壁厚度及動模墊板厚度的確定很重要，一旦考慮不清楚，會造成材料的浪費(fèi)甚至報廢，根據(jù)前面的型腔布置以及計算，再根據(jù)圖：模架應(yīng)選在124X64這個范圍之內(nèi),根據(jù)公式 H=0.54L(PA/EL1δP)1/3式中，L是墊塊的跨度，L1是動模墊板的長度，A是四個型芯投影到動模墊板上的面積。再根據(jù)型腔布置及型芯對動模墊板的壓力就可以計算得到動模墊板的厚度
模具如果增加2根支承柱來進(jìn)行支撐，動模墊板厚度可以再小些，故動模墊板可按照標(biāo)準(zhǔn)厚度取50mm。
圖4-3動模板尺寸
4.4校核注塑機(jī)
4.4.1開模行程
開模行程取出塑件開模距離必須小于注塑加工機(jī)的最大開模行程。最大開模行程受模具厚度影響，這里我們用H表示，它必須小于注射機(jī)移動模板的最大行程S。對單分型面注射模，所需要開模行程H為：。式中，H1—塑件推出的距離（也可作為凸模高度），其中 H2表示包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，S表示注射機(jī)移動板最大行程。通過計算我們這里所選注塑機(jī)為全液壓式鎖模機(jī)構(gòu)。
4.4.2注射壓力的校核
注射壓力的校核是核定注射機(jī)的額定注塑壓力是否大于成型時所需的注射壓力。該項工作是校核所選注射機(jī)的公稱壓力能否滿足塑件成型時所需要的注射壓力P0，塑件成型時所需要的壓力一般由塑料的流動性塑件的結(jié)構(gòu)和壁厚以及澆注系統(tǒng)類型等因素決定，其值一般為90MPa以上。塑料成型所需的注射壓力是由塑料品種，注射機(jī)類型，噴嘴形式，塑件形狀和澆注系統(tǒng)壓力損失等因素決定的。所以注射壓力也應(yīng)取大一些。
4.4.3鎖模力的校核
鎖模力是指注射時為克服型腔內(nèi)熔體對模具的漲開力，注射機(jī)施加給模具的緊縮力。
鎖模力的計算：稱模力量=成品在開關(guān)模方向的投影面積X模穴數(shù)X模內(nèi)壓力
從而在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力：
式中：F：注塑機(jī)額定鎖模力；K：安全系數(shù)，通常取1.1～1.2，取K=1.2；因此注塑機(jī)的鎖模單元必須提供足夠的鎖模力使模具不至于被撐開。
5. 模具圖繪制附
5.1裝配圖繪制
詳細(xì)圖紙見附頁
5.2零件圖繪制
共繪制兩張圖，紙詳細(xì)圖紙見附頁
總 結(jié)
經(jīng)過近兩個星期的努力，終于將嬰兒肥皂盒模具的設(shè)計做完了，通過這次設(shè)計我學(xué)到了很多東西，最重要的是我深刻的認(rèn)識到平時的知識積累是非常重要的，并且解決一個問題需要多方面的知識，我們需要拓寬學(xué)習(xí)的范圍。
本文有一些成果，更有許多不足，以模具設(shè)計為核心，介紹了模具行業(yè)的現(xiàn)狀，分析了模具行業(yè)今后的發(fā)展趨勢。然后圍繞著嬰兒肥皂盒的模具設(shè)計這一核心，先進(jìn)行了產(chǎn)品分析、方案選擇、型芯與型腔的布局設(shè)計，澆注系統(tǒng)、冷卻及脫模系統(tǒng)的分析設(shè)計。然后對模具的工作過程作出分析，選取合適的注射機(jī)型。最終完成了一個肥皂盒的注射模設(shè)計。但限于自己知識面不廣，實際經(jīng)驗的不足，便取消了對此部分的設(shè)計。在今后的工作中，應(yīng)以更加認(rèn)真，更加仔細(xì)，更加負(fù)責(zé)的態(tài)度來完成自己的工作。
致 謝
歷時將近兩個星期的時間，我終于將這篇嬰兒肥皂盒論文寫完了，在寫論文的過程中，我遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下和我自身的努力下，我終于寫好啦。
我要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師許老師，他對我進(jìn)行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。另外，我在校圖書館查找資料的時候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此，我向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最衷心的感謝！同時也要感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了許多學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。最后我要感謝我的同學(xué)，在論文的撰寫過程中提供熱情的幫助。由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和學(xué)者批評與指正！
謹(jǐn)此鳴謝
附錄
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