166 肥皂盒模具的設計

166 肥皂盒模具的設計,肥皂盒,模具,設計 浙江工貿學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書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，有些是動植物造型，來吸引顧客的目光，以引發(fā)人們的購買欲。此次設計的肥皂盒的結構較簡單，但在設計時考慮其應用,還相應的做了些曲面,所以曲面結構較多,計算也就較多.在生活中,我們把肥皂放在盒上的時候，常常會因肥皂盒內積水而使肥皂軟化掉，這樣就會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是，會因下面漏水，把房間里弄的濕濕的。此次設計的肥皂盒是在上蓋上打孔，肥皂放在上蓋上，這樣水會沿孔斜度往下蓋流，水積在下蓋里，上下蓋之間有一定的距離保證一定的時間里水不會滿到上蓋的肥皂上，積水手動倒掉即可，這樣即保證了肥皂的利用率，又保證了房間的清潔。其設計方案通過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 肥皂盒整體結構分開模型圖優(yōu)點是：結構簡單，提高肥皂的使用壽命；缺點是:積在下蓋的積水需人工手動倒出。此次設計是以上蓋為主，下蓋為輔。在上蓋的設計中主要要解決以下幾個問題：1、肥皂放在上蓋上時，以點接觸，設計六個橢圓突出,支撐肥皂，使肥皂和盒子之間以點接觸；2、上蓋上還要開一個槽，使水可以沿著曲面流人下蓋；3、設計澆口時要注意上蓋上表面的精度，不能在表面上留有印痕；4、在設計推出機構時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、在開模時需保證塑件留在型腔上，用推桿頂出。設計中，輔以下蓋的裝配圖。關鍵詞：復位機構，脫模機構，澆口，浙江工貿學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書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 有良好的耐化學腐蝕及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。ABS 無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為 1.02~1.05g/cm3。ABS 有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿和酸類對 ABS 幾乎無影響。ABS 不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經過調色可配成任何顏色。ABS 的缺點是耐熱性不高，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，成型加工前應進行干燥處理；ABS 易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。2.2 分析塑件的結構工藝性該塑件尺寸中等，整體結構較簡單，卻帶有曲面特征。上蓋上表面有六個橢圓突出，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，精度要求相對較低，再結合其材料性能，故選一般精度等級：五級。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，而澆口卻斜向開設在模具的隱蔽處。塑料熔體通過型腔的側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量與美觀效果。塑件的工藝參數：模具溫度： 507/C?:注射壓力： 9MPa保壓力： 注射時間： 3s保壓時間： 150:冷卻時間：成型周期： 47三 初步確定型腔數目3.1 初步確定型腔數目根據塑件的結構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學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書3四 注射機的選擇4.1 塑件體積的計算按照圖 1 塑件所示尺寸近似計塑件體積： (28.71/0586.9/102.5)V????37.623410)???≈26cmз1塑件質量： g=26.91g26.05M??4.2 按注射機的最大注射量確定型腔數目根據 （4-1）1pkmn??得 (4-2)1p??注射機最大注射量的利用系數，一般取 0.8;k?注射機最大注射量，cmз 或 g; pm澆注系統(tǒng)凝料量，cmз 或 g；1單個塑件體積或質量，cmз 或 g；?4.3 估算澆注系統(tǒng)的體積，其初步設定方案如下 圖 4.1 澆注系統(tǒng)示意圖22234.8()504134v???????2164??10.1cmз?浙江工貿學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書44.4 31260.17.8pnmcmk?????查表文獻 4、2 得選用 XS-ZY-125 型號注射機五 澆注系統(tǒng)的設計5.1 主流道的設計主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具處到分流道為止 塑料熔體 流動通道根據選用的 XS-ZY-125 型號注射機的相關尺寸得噴嘴前端孔徑： ；04dm?噴嘴前端球面半徑： ；12R根據模具主流道與噴嘴的關系??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，將主流道設計成圓錐形，起斜度為 ，取其值為 ，26?:3?經換算得主流道大端直徑為 7.6?圖 5.1 主流道示意圖5.2 分流道的設計分流道選用圓形截面：直徑 D=10cmз浙江工貿學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書5圖 5.2 分流道示意圖流道表面粗糙度 1.6aRm??5.3 分型面的選擇設計原則1） 分型面應選在塑件外形最大輪廓處；2） 分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模；3） 分型面的選擇應保證塑件的精度要求；4） 分型面的選擇應滿足塑件的外觀質量要求；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浙江工貿學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書6圖 5 .3 分型面示意圖5.4 澆口的設計根據澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應開設在塑件壁厚處等要求澆口設計如圖 5.4圖 5.4 澆口示意圖5.5 冷料穴的設計冷料穴是澆注系統(tǒng)的結構組成之一。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量，另外還便于在該處設置主流道拉料桿的功能。注射結束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機構開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。其設計如下圖（Z 字型）浙江工貿學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書7圖 5.4 冷料穴示意圖5.6 排氣系統(tǒng)的設計利用配合間隙排氣是最常見也是最經濟的，更具有使用性。六 確定主要零件結構尺寸 選模架模架的選擇，圖 6.1圖 6.1 模架模型圖浙江工貿學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書8七 成型零部件的設計7.1 型腔、型芯工作尺寸計算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[4]）?-成形零件制造公差，一般取 1/4—1/6 ；??-塑件內形基本尺寸（ 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 型腔尺寸計算基本尺寸/mm 公差值/mm 計算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(.%)???浙江工貿學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書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 型芯的尺寸計算基本尺寸/mm 公差值/mm 計算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(.)???浙江工貿學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書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 導向機構的設計導向機構的作用：1）定位作用；2）導向作用；3）承受一定的側向壓力8.1 導柱的設計8.1.1 長度 導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出 8—12 cm，以免出現(xiàn)導柱末導正方向而型芯先進入型腔的情況。8.1.2 形狀 導柱前端應做成錐臺形，以使導柱能順利地進入導向孔。8.1.3 材料 導柱應具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內芯，因此多采用 20 鋼（經表面滲碳淬火處理） ，硬度為 50—55HRC。8.2 導套的結構設計8.2.1 材料 用與導柱相同的材料制造導套，其硬度應略低與導柱硬度，這樣可以減輕磨損，一防止導柱或導套拉毛。8.2.2 形狀 為使導柱順利進入導套，導套的前端應倒圓角。導向孔作成通孔，以利于排出孔內的空氣。8.3 推出機構的設計采用推桿推出，推桿截面為圓形，推桿推出動作靈活可靠，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需均勻布浙江工貿學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書11置，以保證塑件推出時受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據推桿本身的剛度和強度要求，采用四根推桿推出。推桿裝入模具后，起端面還應與型腔底面平齊或搞出型腔 0.05—0.1cm.8.3.1推件力的計算對于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計算，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（cm）;L--被包緊部分的深度（cm）;h--由塑件收縮率產生的單位面積上的正壓力，一般取p；7.81MPa:--磨擦系數，一般取 ；f0.12:--脫模斜度 ；????=406.4mm157.324.9L???mmh??06..510.cos2inQmMPa????得 821N8.3.2 推桿的設計①推桿的 強度計算 查《塑料模設計手冊之二》由式5-97得d=（ ） (8-2) QEn?32l64??41d——圓形推桿直徑cm——推桿長度系數≈0.7?l——推桿長度cmn——推桿數量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《塑料模設計手冊》式5-98= (8-3)?sdnQ??24取320N/mm2s?浙江工貿學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書1222481.63.5/Nm????< 推桿應力合格，硬度HRC50～65s九 加熱、冷卻系統(tǒng)的設計本塑件在注射成型機時不要求有太高的模溫因而在模具上可不設加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設計算計。設定模具平均工作溫度為 ，用常溫 的水作為模具冷卻介質，其出口溫度為60/C?20/?。30/C?9.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量 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，設計冷卻水道直徑為 8 符合要求。十 校核10.1 整體式圓形型腔壁厚度的計算10.1.1 按剛度條件計算設想用通過型腔軸線的兩平面截面取側壁，得到一個單位寬度長條，該長條可以看作一個一端固定、一端外伸的懸臂梁， 。由于長條的寬度取得很小，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浙江工貿學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書13--梁的慣性矩，其中， ；J312lsJ?s—側壁厚度。應使 ，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算10.2.1 按剛度條件計算 整體式圓形型腔底板可視為周邊固定的圓板，在型腔內熔體壓力作用下，最大饒度亦產生在底板中心，其數值為：(10-3)4max30.175prEh??應使 ，則??ax???430.56prh??得 2.9校核條件成立10.3 注射機有關工藝參數的校核1）鎖模力與注射壓力的校核(10-4)1()FpnA??--注射時型腔壓力 查參考文獻得 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--注射機額定鎖模力，按 GB XS-ZY-125 型注射機額定鎖模力為 900F kN?? ??2 2 28.7916.4314550230.93680360A???????????得 .cm' 28114?浙江工貿學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書14得 ' 21.4Acm???' 23058.361.4FMPacm??得 '7.kN符合條件'90??故選 XS-ZF-125 注射機成立10.4 模具厚度 H 與注射機閉和高度注射機開模行程應大于模具開模時，取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模距離即滿足下式(10-5)??1250S??:式中 --注射機最大開模行程，mm；--推出距離（脫模聚居） ，mm；1H--包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度，mm；2??4.50.58102kSm?????條件成立3m??十一 結束語通過這五個星期以來的畢業(yè)設計工作，不僅是對我三年來學習的總結和回顧，同時也讓我深深體會到自身存在的許多不足之處，這也是今后在社會上學習的一種動力，我將會不斷地學習，不斷的充實自己。至此，感謝學校，感謝老師們在這三年里對我的諄諄教導，讓我充實的度過了這三年的大學生活，你們的教誨將是我最寶貴的財富。最后，感謝我的指導老師譚小紅老師對我的畢業(yè)設計的悉心指導和耐心幫教。十二 參考文獻[1]屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設計》.北京:高等教育出版社,2001[2]李澄,吳天生,聞百橋主編.《機械制圖》.北京:高等教育出版社,1997[3]《塑料模設計手冊》編寫組主編.《塑料模設計手冊》(第二版). 北京:機械工業(yè)出版社,2002[4]許發(fā)樾主編.《實用模具設計與制造手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，2002[5]吳兆祥主編.《模具材料及表面處理》.北京:機械出版社,2000浙江工貿學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書15[6]陳于萍主編.《互換性與測量技術基礎》.北京:機械工業(yè)出版社,2001[7]馮炳堯，韓泰榮，將文森主編《模具設計與制造簡明手冊》，上海科學技術