166 肥皂盒模具的設(shè)計(jì)

166 肥皂盒模具的設(shè)計(jì),肥皂盒,模具,設(shè)計(jì) 浙江工貿(mào)學(xué)院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書1一 摘要肥皂盒在我們的生活中非常的普遍，幾乎每家都要用到。市場(chǎng)上也有各種各樣的肥皂盒，形狀各異，有些是把肥皂盒做成水果造型，有些是動(dòng)植物造型，來(lái)吸引顧客的目光，以引發(fā)人們的購(gòu)買欲。此次設(shè)計(jì)的肥皂盒的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但在設(shè)計(jì)時(shí)考慮其應(yīng)用,還相應(yīng)的做了些曲面,所以曲面結(jié)構(gòu)較多,計(jì)算也就較多.在生活中,我們把肥皂放在盒上的時(shí)候，常常會(huì)因肥皂盒內(nèi)積水而使肥皂軟化掉，這樣就會(huì)降低肥皂的使用壽命。也有些肥皂盒在下蓋底部打孔，使水容易流出，但是這類肥皂盒的缺點(diǎn)是，會(huì)因下面漏水，把房間里弄的濕濕的。此次設(shè)計(jì)的肥皂盒是在上蓋上打孔，肥皂放在上蓋上，這樣水會(huì)沿孔斜度往下蓋流，水積在下蓋里，上下蓋之間有一定的距離保證一定的時(shí)間里水不會(huì)滿到上蓋的肥皂上，積水手動(dòng)倒掉即可，這樣即保證了肥皂的利用率，又保證了房間的清潔。其設(shè)計(jì)方案通過(guò)Pro/E 建模如圖 1.1 和 1.2。-42 HRC圖 1.1 肥皂盒整體外型圖圖 1.2 肥皂盒整體結(jié)構(gòu)分開(kāi)模型圖優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提高肥皂的使用壽命；缺點(diǎn)是:積在下蓋的積水需人工手動(dòng)倒出。此次設(shè)計(jì)是以上蓋為主，下蓋為輔。在上蓋的設(shè)計(jì)中主要要解決以下幾個(gè)問(wèn)題：1、肥皂放在上蓋上時(shí)，以點(diǎn)接觸，設(shè)計(jì)六個(gè)橢圓突出,支撐肥皂，使肥皂和盒子之間以點(diǎn)接觸；2、上蓋上還要開(kāi)一個(gè)槽，使水可以沿著曲面流人下蓋；3、設(shè)計(jì)澆口時(shí)要注意上蓋上表面的精度，不能在表面上留有印痕；4、在設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)要注意推桿放置的位置，放在下表面，不能影響上表面的表面精度；5、在開(kāi)模時(shí)需保證塑件留在型腔上，用推桿頂出。設(shè)計(jì)中，輔以下蓋的裝配圖。關(guān)鍵詞：復(fù)位機(jī)構(gòu)，脫模機(jī)構(gòu)，澆口，浙江工貿(mào)學(xué)院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書2二 塑件的工藝分析2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征該塑件材料選用 ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物） 。ABS 有良好的耐化學(xué)腐蝕及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。ABS 無(wú)毒、無(wú)味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為 1.02~1.05g/cm3。ABS 有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無(wú)機(jī)鹽、堿和酸類對(duì) ABS 幾乎無(wú)影響。ABS 不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹。ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色。ABS 的缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70oC 左右，熱變形溫度為 93oC 左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā)脆。ABS 在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS 易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS 易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。2.2 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性該塑件尺寸中等，整體結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，卻帶有曲面特征。上蓋上表面有六個(gè)橢圓突出，與下蓋配合的邊緣部分也是曲面相接，上蓋的上表面的表面精度要求較高，下表面為非工作面，精度要求相對(duì)較低，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級(jí)：五級(jí)。2.3 工藝性分析為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用潛伏式澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面上，而澆口卻斜向開(kāi)設(shè)在模具的隱蔽處。塑料熔體通過(guò)型腔的側(cè)面或推桿的端部注入型腔，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。塑件的工藝參數(shù)：模具溫度： 507/C?:注射壓力： 9MPa保壓力： 注射時(shí)間： 3s保壓時(shí)間： 150:冷卻時(shí)間：成型周期： 47三 初步確定型腔數(shù)目3.1 初步確定型腔數(shù)目根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度要求采用一模兩腔。圖 3.1 型腔分布圖浙江工貿(mào)學(xué)院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書3四 注射機(jī)的選擇4.1 塑件體積的計(jì)算按照?qǐng)D 1 塑件所示尺寸近似計(jì)塑件體積： (28.71/0586.9/102.5)V????37.623410)???≈26cmз1塑件質(zhì)量： g=26.91g26.05M??4.2 按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目根據(jù) （4-1）1pkmn??得 (4-2)1p??注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8;k?注射機(jī)最大注射量，cmз 或 g; pm澆注系統(tǒng)凝料量，cmз 或 g；1單個(gè)塑件體積或質(zhì)量，cmз 或 g；?4.3 估算澆注系統(tǒng)的體積，其初步設(shè)定方案如下 圖 4.1 澆注系統(tǒng)示意圖22234.8()504134v???????2164??10.1cmз?浙江工貿(mào)學(xué)院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書44.4 31260.17.8pnmcmk?????查表文獻(xiàn) 4、2 得選用 XS-ZY-125 型號(hào)注射機(jī)五 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1 主流道的設(shè)計(jì)主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具處到分流道為止 塑料熔體 流動(dòng)通道根據(jù)選用的 XS-ZY-125 型號(hào)注射機(jī)的相關(guān)尺寸得噴嘴前端孔徑： ；04dm?噴嘴前端球面半徑： ；12R根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系??0.51dm??:取主流道球面半徑： ；3R取主流道小端直徑： ；為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，起斜度為 ，取其值為 ，26?:3?經(jīng)換算得主流道大端直徑為 7.6?圖 5.1 主流道示意圖5.2 分流道的設(shè)計(jì)分流道選用圓形截面：直徑 D=10cmз浙江工貿(mào)學(xué)院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書5圖 5.2 分流道示意圖流道表面粗糙度 1.6aRm??5.3 分型面的選擇設(shè)計(jì)原則1） 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；2） 分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模；3） 分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求；4） 分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求；5） 分型面的選擇要便于模具的加工制造；6） 分型面的選擇應(yīng)有利于排氣；7） 分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上投影面積的大小。其分型面如圖 5.3浙江工貿(mào)學(xué)院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書6圖 5 .3 分型面示意圖5.4 澆口的設(shè)計(jì)根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動(dòng)距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚處等要求澆口設(shè)計(jì)如圖 5.4圖 5.4 澆口示意圖5.5 冷料穴的設(shè)計(jì)冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度，有影響成型塑件的質(zhì)量，另外還便于在該處設(shè)置主流道拉料桿的功能。注射結(jié)束模具分型時(shí)，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。其設(shè)計(jì)如下圖（Z 字型）浙江工貿(mào)學(xué)院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書7圖 5.4 冷料穴示意圖5.6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)利用配合間隙排氣是最常見(jiàn)也是最經(jīng)濟(jì)的，更具有使用性。六 確定主要零件結(jié)構(gòu)尺寸 選模架模架的選擇，圖 6.1圖 6.1 模架模型圖浙江工貿(mào)學(xué)院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書8七 成型零部件的設(shè)計(jì)7.1 型腔、型芯工作尺寸計(jì)算ABS 塑料的收縮率是 0.3%--0.8%平均收縮率: =（0.3%--0.8%）/2=0.55% Q平型腔內(nèi)徑： (7-1)34D?????平模 （ ）型腔深度： (7-2)2H平模 （ ）型芯外徑： (7-3)dQ??-平模 （ ）型芯深度： (7-4)3h??-平模 （ ）型腔徑向尺寸（mm ）;D?模- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收縮率；Q平-塑件公差（參考文獻(xiàn)[4]）?-成形零件制造公差，一般取 1/4—1/6 ；??-塑件內(nèi)形基本尺寸（ mm）;d-型芯徑向尺寸（mm）;模-型腔深度（mm） ；H模-塑件高度（mm）-型芯高度（mm） ；h模-塑件孔深基本尺寸（mm） ；7.1.1 型腔尺寸計(jì)算基本尺寸/mm 公差值/mm 計(jì)算100 0.44 10.40.310 23(0.5%.)D????????4 0.14 10.4.084 3(..)???30 0.24 10.240.530 13(0.5.)D?????????104 0.5 10.50.324104 197(.%)???浙江工貿(mào)學(xué)院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書9324 1.2 1.21.824324 003(0.5%)3D????????6 0.14 1.40.36 07(..)6???80 0.38 1.380.245480 01(.5.)D????????25.5 0.24 .240.225. 04(..%.)H????6 0.14 1.40.256 062(0..)3????????29 0.24 1.240.429 02(.5.)9L????14 0.20 1.20.3414 083(0.%.)????????26 0.24 1.240.5326 07(.5.)6L????12 0.18 1.80.14412 0593(0..)?????????106 0.5 1.0.34106 028(.5%)6L???7.1.2 型芯的尺寸計(jì)算基本尺寸/mm 公差值/mm 計(jì)算96 0.44 10.40.8696 753(0.5.)9d???????34 0.26 10.260.38434 15(.%.)???104 0.5 10.51.0754104 93(0.5)d???????320 1.2 1.20.64320 03(.)???浙江工貿(mào)學(xué)院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書106 0.14 10.4.16 053(0.5%.)6d???????80 0.38 1.380.73480 065(..)???25.5 0.24 10.240.325.(.5..)d????????8 0.16 10.6.15483(0.%.)8h???12 0.18 10.80.246412 1(.5.)l ???????27 0.24 10.240.39273(0..)7l ???10 0.18 10.80.235410 19(.5%.)l ???????24 0.24 10.240.37224 13(0..)l ???110 0.5 10.51.05410 98(.5)l ???????八 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：1）定位作用；2）導(dǎo)向作用；3）承受一定的側(cè)向壓力8.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)8.1.1 長(zhǎng)度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度高出 8—12 cm，以免出現(xiàn)導(dǎo)柱末導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔的情況。8.1.2 形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺(tái)形，以使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。8.1.3 材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面和堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用 20 鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理） ，硬度為 50—55HRC。8.2 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.2.1 材料 用與導(dǎo)柱相同的材料制造導(dǎo)套，其硬度應(yīng)略低與導(dǎo)柱硬度，這樣可以減輕磨損，一防止導(dǎo)柱或?qū)桌?.2.2 形狀 為使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)向孔作成通孔，以利于排出孔內(nèi)的空氣。8.3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用推桿推出，推桿截面為圓形，推桿推出動(dòng)作靈活可靠，推桿損壞后也便于更換。推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，塑件各處的脫模阻力相同時(shí)需均勻布浙江工貿(mào)學(xué)院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書11置，以保證塑件推出時(shí)受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據(jù)推桿本身的剛度和強(qiáng)度要求，采用四根推桿推出。推桿裝入模具后，起端面還應(yīng)與型腔底面平齊或搞出型腔 0.05—0.1cm.8.3.1推件力的計(jì)算對(duì)于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計(jì)算，并確定其脫模力（Q）：(8-1)??cosinLhpf???式中 --型芯或凸模被包緊部分的斷面周長(zhǎng)（cm）;L--被包緊部分的深度（cm）;h--由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般取p；7.81MPa:--磨擦系數(shù)，一般取 ；f0.12:--脫模斜度 ；????=406.4mm157.324.9L???mmh??06..510.cos2inQmMPa????得 821N8.3.2 推桿的設(shè)計(jì)①推桿的 強(qiáng)度計(jì)算 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)之二》由式5-97得d=（ ） (8-2) QEn?32l64??41d——圓形推桿直徑cm——推桿長(zhǎng)度系數(shù)≈0.7?l——推桿長(zhǎng)度cmn——推桿數(shù)量E——推桿材料的彈性模量N/ (鋼的彈性模量E=2.1 107N/ )2cm?2cmQ——總脫模力 12437640.18.0.35.1d??????????取 。5②推桿 壓力校核 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》式5-98= (8-3)?sdnQ??24取320N/mm2s?浙江工貿(mào)學(xué)院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書1222481.63.5/Nm????< 推桿應(yīng)力合格，硬度HRC50～65s九 加熱、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本塑件在注射成型機(jī)時(shí)不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)算計(jì)。設(shè)定模具平均工作溫度為 ，用常溫 的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為60/C?20/?。30/C?9.1 求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量 1Q查表 3-26 得 ABS 的單位流量為 4350/Jkg?得 12.6W?= 49.0/Jkg9.2 求冷卻水的體積流量 V由式 3-41 得： (9-1)1(2)QCpt??????4 339.0/60.14/min.7????查表 3-27 可知所需的冷卻水管直徑較小。由上述可知，設(shè)計(jì)冷卻水道直徑為 8 符合要求。十 校核10.1 整體式圓形型腔壁厚度的計(jì)算10.1.1 按剛度條件計(jì)算設(shè)想用通過(guò)型腔軸線的兩平面截面取側(cè)壁，得到一個(gè)單位寬度長(zhǎng)條，該長(zhǎng)條可以看作一個(gè)一端固定、一端外伸的懸臂梁， 。由于長(zhǎng)條的寬度取得很小，梁的截面可近似視為矩形。由于該梁承受均勻分布載荷，故最大饒度產(chǎn)生在外伸一端，起值為：(10-1)44max382phEJls??式中 --型腔材料彈性模量；E浙江工貿(mào)學(xué)院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書13--梁的慣性矩，其中， ；J312lsJ?s—側(cè)壁厚度。應(yīng)使 ，則取 為一單位寬度，可求得：??max??l(10-2)??44331.51.5phphsEl????得43520.. 8.?校核條件成立10.2 整體式圓形型腔底板厚度的計(jì)算10.2.1 按剛度條件計(jì)算 整體式圓形型腔底板可視為周邊固定的圓板，在型腔內(nèi)熔體壓力作用下，最大饒度亦產(chǎn)生在底板中心，其數(shù)值為：(10-3)4max30.175prEh??應(yīng)使 ，則??ax???430.56prh??得 2.9校核條件成立10.3 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核1）鎖模力與注射壓力的校核(10-4)1()FpnA??--注射時(shí)型腔壓力 查參考文獻(xiàn)得 30MPap--塑件在分型面上的投影面積（ ）A2cm--澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（ ）1--注射機(jī)額定鎖模力，按 GB XS-ZY-125 型注射機(jī)額定鎖模力為 900F kN?? ??2 2 28.7916.4314550230.93680360A???????????得 .cm' 28114?浙江工貿(mào)學(xué)院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書14得 ' 21.4Acm???' 23058.361.4FMPacm??得 '7.kN符合條件'90??故選 XS-ZF-125 注射機(jī)成立10.4 模具厚度 H 與注射機(jī)閉和高度注射機(jī)開(kāi)模行程應(yīng)大于模具開(kāi)模時(shí)，取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開(kāi)模距離即滿足下式(10-5)??1250S??:式中 --注射機(jī)最大開(kāi)模行程，mm；--推出距離（脫模聚居） ，mm；1H--包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm；2??4.50.58102kSm?????條件成立3m??十一 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)這五個(gè)星期以來(lái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，不僅是對(duì)我三年來(lái)學(xué)習(xí)的總結(jié)和回顧，同時(shí)也讓我深深體會(huì)到自身存在的許多不足之處，這也是今后在社會(huì)上學(xué)習(xí)的一種動(dòng)力，我將會(huì)不斷地學(xué)習(xí)，不斷的充實(shí)自己。至此，感謝學(xué)校，感謝老師們?cè)谶@三年里對(duì)我的諄諄教導(dǎo)，讓我充實(shí)的度過(guò)了這三年的大學(xué)生活，你們的教誨將是我最寶貴的財(cái)富。最后，感謝我的指導(dǎo)老師譚小紅老師對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的悉心指導(dǎo)和耐心幫教。十二 參考文獻(xiàn)[1]屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》.北京:高等教育出版社,2001[2]李澄,吳天生,聞百橋主編.《機(jī)械制圖》.北京:高等教育出版社,1997[3]《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組主編.《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》(第二版). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002[4]許發(fā)樾主編.《實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002[5]吳兆祥主編.《模具材料及表面處理》.北京:機(jī)械出版社,2000浙江工貿(mào)學(xué)院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書15[6]陳于萍主編.《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001[7]馮炳堯，韓泰榮，將文森主編《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》，上?？茖W(xué)技術(shù)