肥皂盒模具的設計

肥皂盒模具的設計,肥皂盒,模具,設計 浙江工貿(mào)學院2006屆畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書 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(nèi)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， 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(jīng)過調(diào)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(chǎn)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(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： 注射壓力： 保壓力： 注射時間： 保壓時間： 冷卻時間： 成型周期： 三 初步確定型腔數(shù)目 3.1初步確定型腔數(shù)目 根據(jù)塑件的結構及尺寸精度要求采用一模兩腔。 圖3.1 型腔分布圖 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： ≈26cmз 塑件質(zhì)量：g=26.91g 4.2按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目 根據(jù) （4-1） 得 (4-2) 注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8; 注射機最大注射量，cmз或g; 澆注系統(tǒng)凝料量，cmз或g； 單個塑件體積或質(zhì)量，cmз或g； 4.3估算澆注系統(tǒng)的體積，其初步設定方案如下 圖4.1 澆注系統(tǒng)示意圖 10.1cmз 4.4 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(jù)選用的XS-ZY-125型號注射機的相關尺寸得 噴嘴前端孔徑：； 噴嘴前端球面半徑：； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系 取主流道球面半徑：； 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，經(jīng)換算得主流道大端直徑為 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 圖5.2 分流道示意圖 流道表面粗糙度 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(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 圖5 .3 分型面示意圖 5.4 澆口的設計 根據(jù)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(zhì)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） 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(jīng)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 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% 型腔內(nèi)徑： (7-1) 型腔深度： (7-2) 型芯外徑： (7-3) 型芯深度： (7-4) 型腔徑向尺寸（mm ）; - 塑件外形基本尺寸（mm）; -塑件平均收縮率； -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(nèi)形基本尺寸（ mm）; -型芯徑向尺寸（mm）; -型腔深度（mm）； -塑件高度（mm） -型芯高度（mm）； -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 4 0.14 30 0.24 104 0.5 324 1.2 6 0.14 80 0.38 25.5 0.24 6 0.14 29 0.24 14 0.20 26 0.24 12 0.18 106 0.5 7.1.2型芯的尺寸計算 基本尺寸/mm 公差值/mm 計算 96 0.44 34 0.26 104 0.5 320 1.2 6 0.14 80 0.38 25.5 0.24 8 0.16 12 0.18 27 0.24 10 0.18 24 0.24 110 0.5 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(cè)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(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?qū)桌? 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(nèi)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 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(jù)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) 式中 --型芯或凸模被包緊部分的斷面周長（cm）; --被包緊部分的深度（cm）; --由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般取 ； --磨擦系數(shù)，一般??； --脫模斜度； =406.4mm mm 得 8.3.2 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) d——圓形推桿直徑cm ——推桿長度系數(shù)≈0.7 l——推桿長度cm n——推桿數(shù)量 E——推桿材料的彈性模量N/(鋼的彈性模量E=2.1107N/) Q——總脫模力 取 。 ②推桿壓力校核 查《塑料模設計手冊》式5-98 = (8-3) 取320N/mm2 < 推桿應力合格，硬度HRC50～65 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(zhì)，其出口溫度為。 9.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量 查表3-26得ABS的單位流量為 得 = 9.2 求冷卻水的體積流量V 由式3-41得： (9-1) 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(cè)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(chǎn)生在外伸一端，起值為： (10-1) 式中 --型腔材料彈性模量； --梁的慣性矩，其中，； s—側(cè)壁厚度。 應使，則取為一單位寬度，可求得： (10-2) 得 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(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) 應使，則 得 校核條件成立 10.3注射機有關工藝參數(shù)的校核 1）鎖模力與注射壓力的校核 (10-4) --注射時型腔壓力 查參考文獻得 30MPa --塑件在分型面上的投影面積（） --澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（） --注射機額定鎖模力，按GB XS-ZY-125型注射機額定鎖模力為900 得 得 得 符合條件 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) 式中 --注射機最大開模行程，mm； --推出距離（脫模聚居），mm； --包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm； 條件成立 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 [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?？茖W技術 15