1、 本科毕业论文（设计） 题 目 肥皂盒上盖注塑模具设计 学生姓名 李 小 院 专业名称 机械设计制造及其自动化 指导教师 刘 红 娟 2016 年 05 月 10 日 教学单位 机械工程学院 学生学号 201294014242 编号 JX2016JZ4242 I 肥皂盒上盖注塑模具设计 摘要： 本次设计的是肥皂盒注塑模具设计，主要是上盖的设计。首先介绍了塑件的工艺分析，其中包括塑件设计要求，塑料特征，收缩率及密度等，并根据塑件的大小确定注射量的大小，最终采用一模两腔，进而确定注射机为 XS-ZY-125 型卧式注射机， 接着 通过对肥皂盒进行工艺的分析和比较，最终设计出一副肥皂盒注塑模。从塑件
2、的材料和成型工艺以及具体模具结构出发，对模具的浇注系统、排气系统、冷却系统以及模具成型部分的结构（顶出机构、推出机构等）进行 详细的设计，同时并简单的编制了塑件加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到塑件所要求的加工工艺，并生产出合格的产品。本次设计的主要任务是对选定的肥皂盒进行简单分析之后进行造型设计，同时设计出较好的注塑模具，以实现肥皂盒的自动化生产，提高产量。根据肥皂盒的具体结构和计算数据表明该模具应该采用点浇口的单分型面注射模具。最后通过模具设计与校正表明该模具能达到肥皂盒的表面质量要求和加工工艺要求。 关键词： 塑件结构；塑件工艺；模具设计 II The soap box inj
3、ection mold design Abstract： This design is the soap box injection mold design. Firstly introduces the analysis of the technology of plastic parts design requirements including plastic parts, plastic characteristics, shrinkage and density etc., and according to the size of the plastic parts to deter
4、mine the injection amount, use one module and two cavities, and then determine the injection machine for the XS - ZY - 125 type horizontal injection machine. Then through the analysis and comparison of the soap box process, the final design out a pair of soap box injection mold. From the product of
5、the material and forming process and die structure, the specific of mould gating system, exhaust system, cooling system and mold forming part of the structure and the ejectio n mechanism, launch mechanism and so on carries on the detailed design, at the same time and simple formulation of the plasti
6、c parts processing technology. Through the whole design process shows that the mould can achieve plastic parts required processing technology, and produce the qualified product. This design is the main task of the soap box to carry on the simple analysis of the selected modelling design, good inject
7、ion mold design at the same time, so as to realize the automation production, soap box to increase production. The soap box according to the specific structure of the mould is point gate single parting surface injection mould, use two plate cold runner. Finally through the mold design shows that the
8、 mould can achieve the soap box surface quality and processing requirements. Keywords： Plastic parts structure, Plastics technology； Mold design III 目 录 1 绪 论 1 1.1 肥皂盒的发展 1 1.2 模具 2 1.2.1 模具行业的发展 2 1.2.2 模具的类别 4 2 塑件的工艺设计 8 2.1 塑件设计要求 8 2.2 塑件的材料 9 2.2.1ABS 9 2.2.2 塑件材料的确定 9 2.2.3 收缩率与密度 10 2.2.4 塑
9、件与模具 11 2.3 塑件的尺寸与结构 11 2.4 注塑机的选用 12 3 模具设计 14 3.1 分型面的设计 14 3.2 模具结构的选择 16 4 模具的型腔和型芯 18 4.1 型腔 18 4.2 型芯 19 4.3 模具中心距 21 5 浇注系统设计 22 5.1 主流道的设计 22 5.2 流道的尺寸确定 23 5.3 拉料杆 23 5.4 浇口 24 6 模具结构的设计 25 6.1 推出系统 25 6.2 排除系统 26 7 校 核 27 7.1 整体式圆形型腔底板厚度 27 7.2 注塑机有关参数校核 27 8 模具冷却系统 29 8.1 冷却回路面积 29 8.2 冷却
10、水体积的计算 30 9 注射模零件及总装技术要求 32 9.1 零件技术要求 32 9.2 零件总装要求 32 9.3 工作原理 32 IV 参考文献 33 谢辞 34 1 1 绪 论 1.1 肥皂盒的发展 肥皂作为一种常见的家用品而被人们所知，无论是豪华的别墅还是简单的房间，还是其他一些地方，肥皂作为一种常用家用品而成为了我们生活必需品。肥皂作为一件生活必需品而多样就注定了承载它的肥皂盒的样子也是多种多样而且各具特色，用以满足不同家庭的需求。 就目前而言，市场上有许许多多五花八门的肥皂盒，他们有的偏向于外观设计，所以他们的样子就千奇百怪，有的像一颗美艳的桃子，而有的则更像一艘精美的小船，当然
11、也有的更像是胖嘟嘟的兔子等等；当然在设计过程中，有许多设计人员更多考虑他的材料、以及实用的便捷性等。比如合金类的肥皂盒具有耐腐蚀，防刮擦，表面富有光泽，历久弥新，鲜艳的色彩及质地富有变化等特点，使浴室极富个性，彰显个人品位。而有的塑料肥皂盒产品外观时尚，功能奇特，就像吸盘式肥皂盒，它充分利用了墙角空间，使环境井然有序，而且强力吸盘固定的方式，无需黏贴或打钉，而 且不会破坏墙面，轻轻一吸即可牢牢固定在光滑的表面，不会造成滑落，耐重力强，可摆动放各种沐浴用品，美化视觉，适用于 瓷砖 、塑料、玻璃、 不锈钢 光滑平面。而木制肥皂盒多采用上等松木，不仅色泽优美，质地高端，且有透明无害漆防水作保护。 肥
12、皂盒在生活中应用相当广泛，几乎每家每户都会用到，所以对此的设计就显得尤为重要。据调查了解，许多肥皂盒造型确实相当好看，可是模具设计却较为困难，因此成本较高，市场价格也相当的高，而作为一种简单打家用品，昂贵的价格会使人们觉得物有不值；另外有些颜色不够特别，而且肥皂盒内容易积水，肥皂也就容易软化，也会给人们生活带来一些不便。 我本次设计的目的主要是解决肥皂内积水导致肥皂软化从而缩短肥皂的使用寿命的问题。我设计 的肥皂盒是在上盖上打小槽，肥皂放在上盖上，这样水会沿槽斜度往下盖流，水积在下盖里，上下盖之间有一定的距离，就可以保证在一定的时间里水不会溢到上盖的肥皂上，当具有一定积水后手动倒掉即可，这样即
13、保证了肥皂的利用率，又能保证房间的整洁，而且在上盖之上也可以添加一些独特的设计，以满足人们对其外观的需要。2 我本次设计的较为简单，其设计方案通过 Pro/E 建模如图： 。图 1 上 盖 图 1.2 模具 模具是工业生产上用以冲压、 吹塑 、 压铸 、 注塑 、 挤出或 锻压 成型、冶炼等方法得到所需产品的各种模子和工具。 换言之，模具是用来成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件组成。它主要是通过改变所成型材料 物理状态来实现制品外形的加工，素有 “工业之母 “的称号 1。 模具的工作原理是在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件。广泛用于冲裁、锻压、 模锻 、冷
14、镦、挤压、 粉末冶金 件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的吹塑或注塑的成形加工中。模具具有特定的轮廓和内腔形状，应用具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离 (冲裁 )，应用内腔形状可使坯料获得相应的立体形状。模具一般包括动模和定模 (或凸模和凹模 )两个部分，二者可分可合，分开 时取出制件，合拢时使坯料注入模具型腔成3 形。模具是一种精密工具，形状复杂，能承受坯料的胀力，对结构强度、刚度、表面 硬度 、表面 粗 糙度 和加工精度都有较高要求，所以模具生产水平的发展是机械制造水平的重要标志之一。 1.2.1 模具行业的发展 近年来，我国模具产销规模逐年攀升，前瞻产业研究院
15、发布的 中国 模具制造行业 产销需求预测与转型升级分析 报 告前瞻 显示， 2008-2012 年，我国模具的工业总产值由 908.66 亿元增加至 1845.13 亿元，销售收入由 861.96 亿元增加至1816.20 亿元。市场规模的持续扩大，显示了模具行业广阔的发展前景。虽然我国模具总产量位居世界第三，但我国生产技术较其他国家落后许多。我国模具行业是大而不强，模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例只有 30%左右，国外在 50%以上。前瞻产业研究院监测数据显示， 2012 年，我国模具产量达2114.04 万吨，较上年增长 102.12%，增速也较上年大幅提高 ;而 2012
16、年，我国模具工业总产值增长率为 9.81%，较上年的 18.82%有所下降。产量增速的提高与产值增速的下降也反映了我国模具产品的附加值 较低。 模具行业是一个需长期积累经验的行业，一个模具师傅起码要有 2到 3年的实践经验，一个精通模具设计的工程师也要有 5到 8年的经验积累。但由于传统教育对模具人才的培养不足和坚持学习到最后的人较少等原因，我国模具人才的缺口较大。以广东为例，据业内人士估计，广东省大大小小的模具企业约有 6000 多家，以平均每家需要 100 名技术工人来算，广东的模具人才需求量达 60 万人，而全省的模具从业人员一共约有 20 多万，单就广东一省来看，其人才缺口就达40万人
17、。 1.2.2 塑料模具的分类 塑料模具从大的方面来说主要分为冷流道注塑模和热流道注塑模。而冷流道模具按其结构分为两板模具和三板模具 2。两板模具又称单一分型面模，是注塑模中最简单的一种，它以分型面为界面将整个模具分为两部分：动模和定模。一部分型腔在动模，另一部分型腔在定模。主流道在定模，分流道开设在分型面上，开模后，制品和流道留在动模，动模部分设有顶出系统。而三板模又称细水口模 ：有两个分型面将模具分成三部分，比两板增加了浇口板，适用于制品的四周不准4 有浇口痕迹的场合，这种模具分成采用点浇口，所以叫细水口模，这种模具结构相应复杂些。启动 动力用山打螺丝或拉板。 塑料模具按照折叠成型分类又分
18、为注射成型、压缩成型、挤塑成型，中空成型等等； （ 1）注射成型：是先把塑料加入到注射机的加热料筒内，塑料受热熔融，在注射机螺杆或柱塞的推动下，经喷嘴和模具浇注系统进入模具型腔，由于物理及化学作用而硬化定型成为注塑制品。注射成型由具有注射、保压（冷却）和塑件脱模过程所构成循环周期，因而注射成型具有周期性的特点。热塑性塑料注射成型的成型周期短、生产效率高，熔料对模 具的磨损小，能大批量地成型形状复杂、表面图案与标记清晰、尺寸精度高的塑件；但是对于壁厚 变化大的塑件，难以避免成型缺陷。塑件各向异性也是质量问题之 一，应采用一切可能措施，尽量减小。 (2)压缩成型：俗称压制成型，是最早成型塑件的方法
19、之一。压缩成型是将塑料直接加入到具有一定温度的敞开的模具型腔内，然后闭合模具，在热与压力作用下塑料熔融变成流动状态。由于物理及化学作用，而使塑料硬化成为具有一定形状和尺寸的常温保持不变的塑件。压缩成型主要是用于成型热固性塑料，如酚醛模塑粉、脲醛与三聚氰胺甲醛模塑粉、玻璃纤维增强酚醛塑料、环氧树脂、 DAP树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺等的模塑料，还可以成型加工不饱和聚酯 料团（ DMC）、片状模塑料（ SMC）、预制整体模塑料（ BMC）等。一般情况下，常常按压缩膜上、下模的配合结构，将压缩模分为溢料式、不溢料式、半溢料式三类。 (3)挤塑成型：是使处于粘流状态的塑料，在高温和一定的压力下，通过具
20、有特定断面形状的口模，然后在较低的温度下，定型成为所需截面形状的连续型材的一种成型方法。挤塑成型的生产过程，是准备成型物料、挤出造型、冷却定型、牵引与切断、挤出品后处理（调质或热处理）。在挤塑成型过程中，注意调整好挤出机料筒各加热段和机头口模的温度、螺杆转数、牵引速度等工艺参数以便得到合 格的挤塑型材。特别要注意调整好聚合物熔体由 机头口模中挤出的速率。因为当熔融料挤出的速率较低时，挤出物具有光滑的表面、均匀的断面形状；但是当熔融物料挤出速率达到某一限度时，挤出物表面就会变 得粗糙、失去光泽，出现鲨鱼皮、桔皮纹、形状扭曲等现象。当挤出速率进一步增大时，挤出物表面5 出现畸变，甚至支离和断裂成熔
21、体碎片或圆柱。因此挤出速率的控制至关重要。(4)压注成型：亦称铸压成型。是将塑料原料加入预热的加料室内，然后把压柱放入加料室中锁紧模具，通过压柱向塑料施加压力，塑料在高温、高压下熔化为流动状态，并通过浇注系 统进入型腔逐渐固化成塑件。此种成型方法，也称传递模塑成型。压注成型适用于各低于固性塑料，原则上能进行压缩成型的塑料，也可用压注法成型。但要求成型物料在低于固化温度时，熔融状态具有良好的流动性，在高于固化温度时，有较大的固化速率。 (5)中空成型：是把由挤出或注射制得的、尚处于塑化状态的管状或片状坯材趋势固定于成型模具中，立刻通入压缩空气，迫使坯材膨胀并贴于模具型腔壁面上，待冷却定型后脱模，
22、即得所需中空制品的一种加工方法。适合中空成型的塑料为高压聚乙烯、低压聚乙烯、硬聚氯乙烯、软聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。根据型坯成型方法的不同，中空成型主要分为挤出吹塑中空成型和注射吹塑中空成型两种。挤出吹塑中空成型的优点是挤出机与挤出吹塑模的结构简单，缺点是型坯的壁厚不一致，容易造成塑料制品的壁厚不匀。右图是挤出吹塑中空成型原理示意图。注射吹 塑中空成型的优点是型坯的壁厚均匀、无飞边，由于注射型坯有底面，因此中空制品的底部不会产生拼和缝，不仅美观而且强度高。缺点是所用的成型设备和模具价格贵，故这种成型方法多用于小型中空制品的大批量生产上，在使用上没有挤出吹塑中空成型方法广泛 3。 除此之外，还有泡沫塑料成型模具、玻纤增强塑料低压成型模具等等，我们现在常用的热流道有两种： 1）加热流道模 2）绝热流道模。
