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塑料藥膏盒模具設(shè)計(jì)
摘 要
本篇設(shè)計(jì)是專門針對(duì)復(fù)方酮康唑軟膏藥膏盒的模具設(shè)計(jì)，該藥膏盒是藥店中常見的塑料制品。本篇設(shè)計(jì)以塑料件工藝分析，模具的具體結(jié)構(gòu)為出發(fā)點(diǎn)。通過對(duì)塑料件的材料分析，模具結(jié)構(gòu)的擬定，注射機(jī)選擇，模架的確定、脫膜系統(tǒng)以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等方面設(shè)計(jì)出這套塑料模具，用于復(fù)方酮康唑軟膏藥膏盒大批量自動(dòng)化生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞：藥膏盒；材料分析；模具結(jié)構(gòu)；注塑模設(shè)計(jì)
目 錄
前 言 1
1 塑件的成型設(shè)計(jì) 2
1.1 塑件的分析 2
1.1.1 外型尺寸 2
1.1.2 脫模斜度 2
1.1.3 外觀要求 2
1.2 PS材料分析 3
1.2.1 成型特點(diǎn) 3
1.2.2 PS的性能指標(biāo) 3
2 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 4
2.1 分型面位置的確定 4
2.1.1 確定型腔數(shù)目 4
2.1.2 型腔的排列方式 4
2.1.3 模仁的設(shè)計(jì) 4
2.1.4 分型面的設(shè)計(jì) 5
2.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6
2.2.1 選擇澆注系統(tǒng) 6
2.2.2 澆口設(shè)計(jì) 6
2.2.3 分流道設(shè)計(jì) 7
2.2.4 主流道設(shè)計(jì) 7
3 選取注射機(jī) 9
3.1 計(jì)算注射量 9
3.2 注射成型的工藝參數(shù) 9
3.3 確定注射機(jī)型號(hào) 9
4 注塑模模架的選定 10
4.1 注射模具的基本結(jié)構(gòu) 10
4.1.1 單分型面注射模 10
4.1.2 雙分型面注射模 10
4.2 模架的選擇 11
4.2.1 龍記細(xì)水口 11
5 脫模系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12
5.1 設(shè)計(jì)要求 12
5.2 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
5.2.1 頂出距離 12
5.2.2 頂出裝置選擇 13
5.2.3 圓推桿設(shè)計(jì) 13
6 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14
6.1 冷卻形式的確定 14
6.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14
總 結(jié) 15
致 謝 16
參考文獻(xiàn) 18
）
前 言
工業(yè)發(fā)展離不開生產(chǎn)制造，而生產(chǎn)制造離不開模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。模具設(shè)計(jì)水平與生產(chǎn)率幾乎成正比。優(yōu)秀的模具設(shè)計(jì)可以最大化利用現(xiàn)有資源，最大化利用時(shí)間，為工業(yè)的生產(chǎn)提供廣大的優(yōu)化空間。模具設(shè)計(jì)的優(yōu)劣影響著生產(chǎn)制造的效率和質(zhì)量。
塑料于1927年被科學(xué)家發(fā)明，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，更多優(yōu)異的塑料被發(fā)明。并廣泛應(yīng)用于國防軍工、工業(yè)生產(chǎn)，日常生活，大大促進(jìn)了塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，導(dǎo)致塑料工業(yè)逐漸占據(jù)了在工業(yè)制造上的很大比重。一個(gè)性能優(yōu)異的塑料件甚至能代替多個(gè)有著傳統(tǒng)工藝的金屬件，導(dǎo)致塑料件的使用范圍逐步擴(kuò)大。
塑料模具是工業(yè)上專門用來生產(chǎn)塑料制品的工具，這個(gè)工具內(nèi)有成型模腔。在工作時(shí)，將塑料模具安裝在注塑機(jī)上，高溫狀態(tài)下的塑料顆粒呈熔融狀態(tài)被注入成型模腔內(nèi)，在腔內(nèi)經(jīng)過塑料模具冷卻系統(tǒng)冷卻后成型，然后上模與下模分開，模具的脫模系統(tǒng)中的頂出機(jī)構(gòu)將成品從模腔頂出脫離模具，接著塑料模具再合閉進(jìn)行下一次注塑成型，整個(gè)工作過程是循環(huán)進(jìn)行的。塑料模具的具體結(jié)構(gòu)有很多種，但基本結(jié)構(gòu)是一致的，塑料種類和特性、塑料制品的外形尺寸特點(diǎn)以及所選注射機(jī)型號(hào)等原因決定了塑料模具的結(jié)構(gòu)變化。模具主要由澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、型芯型腔和標(biāo)準(zhǔn)件組成。因?yàn)闈沧⑾到y(tǒng)和型芯型腔是與塑料直接接觸部分，是塑料模具構(gòu)成部分中比較復(fù)雜、變化較大，加工工藝要求最高的部分。
目前，我國的模具企業(yè)大多屬于中低檔企業(yè)，技術(shù)水平不高，很多的高精度、高質(zhì)量模具仍然依賴進(jìn)口，比如李克強(qiáng)總理就曾經(jīng)指出“我們連圓珠筆的筆頭都造不出來，需要進(jìn)口”這一技術(shù)低端現(xiàn)象。對(duì)于行業(yè)來說，不斷提高技術(shù)水平，走向尖端，是發(fā)展的必然選擇。在模具行業(yè)里，一般的設(shè)計(jì)人員并不少見，而高端技術(shù)人才十分缺乏。如果要改變我國的模具行業(yè)低端現(xiàn)象，作為設(shè)計(jì)人員就要有更高的技術(shù)水平與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
1 塑件的成型設(shè)計(jì)
1.1 塑件的分析
1.1.1 外型尺寸
本設(shè)計(jì)為塑料藥膏盒尺寸如圖1-1所示，該件的厚度為1mm，未注拔模斜度為1°，未注圓角為R1，外型尺寸小，注塑流程相對(duì)較短，非常適合注塑成型。
圖1-1 藥膏盒
1.1.2 脫模斜度
該塑料件以聚苯乙烯（PS）為原材料，參考表1-1可得，該塑料件的型芯、型腔的脫模斜度為1°.
表1-1 塑料常用的脫模斜度
塑料名稱
脫模斜度
型腔
型芯
PVC、PC、PSF
35′～40′
30′～50′
PS、PMMA、ABS、POM
35′～1°30
30′～40′
PF、UF、MF、OAP、EP
25′～40′
20′～50′
1.1.3 外觀要求
要求外表面光滑，無毛刺出現(xiàn)、無縮痕現(xiàn)象，澆口不允許設(shè)計(jì)在產(chǎn)品外表面。
1.2 PS材料分析
1.2.1 成型特點(diǎn)
聚苯乙烯性能方面比較脆，容易出現(xiàn)裂紋，所以產(chǎn)品脫模斜度要適當(dāng)，脫模力度要均勻；熔融狀態(tài)下流動(dòng)性好，要求模具的間隙不能大，防止成型飛邊，出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象；在模具設(shè)計(jì)中，當(dāng)使用聚苯乙烯為原料時(shí)，模具大多設(shè)計(jì)成點(diǎn)澆口形式；適合高溫成型，而且要延長注射時(shí)間，用來防止產(chǎn)品變形。
1.2.2 PS的性能指標(biāo)
經(jīng)查資料所得PS的性能指標(biāo)如表1-2所示
表1-2 PS的主要性能指標(biāo)
密度g/㎝3
1.05
吸水率 %
0.03 - 0.05
透明性
透明
抗張強(qiáng)度(KG/CM^2)
350 - 630
伸長率 %
1.0 - 2.5
彎曲強(qiáng)度(KG/CM^2)
610 - 960
成型收縮率 mm/mm
0.001 - 0.006
壓縮強(qiáng)度(KG/CM^2)
810 - 1120
導(dǎo)熱系數(shù)10^-4卡/秒 * CM/℃
24
比熱 (卡/℃ * g)
0.32
熱膨脹系數(shù)(10^-5/℃)
6 - 8
連續(xù)耐熱溫度 (℃)
66 - 77
2 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式
2.1 分型面位置的確定
2.1.1 確定型腔數(shù)目
型腔數(shù)目應(yīng)根據(jù)塑料件的外形尺寸、生產(chǎn)需求、生產(chǎn)成本等因素來綜合考慮。因?yàn)橛捎诒舅芰霞叽缤庑屋^小，屬于小零件，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。根據(jù)moldfolw軟件中的模流分析可得，采用一模四腔最合適，如圖2-1所示，在節(jié)約生產(chǎn)模具成本的同時(shí)可以滿足該塑料件的大批量生產(chǎn)。
圖2-1型腔數(shù)目
2.1.2 型腔的排列方式
正為了保證模具的壓力和溫度平衡，采用了將型腔四角對(duì)稱排位，如圖2-2所示。
圖2-2型腔排列
2.1.3 模仁的設(shè)計(jì)
模仁設(shè)計(jì)參考圖如圖2-3所示。
圖2-3模仁設(shè)計(jì)參考圖
一般情況中設(shè)計(jì)原則如下：
1） 塑料件沿到模仁邊沿的距離不小于15mm。
2） 塑料件頂端至定模仁頂端距離大于10m。
3） 塑料件低端到動(dòng)模仁底端距離大于15mm。
所得到的的A、B、C、D最好為整數(shù)，并且相對(duì)于模具中線對(duì)稱。
如圖2-4所示，塑料藥膏盒模具的模仁設(shè)計(jì)符合上述原則。
圖2-4塑料藥膏盒模具模仁設(shè)計(jì)
2.1.4 分型面的設(shè)計(jì)
分型面的設(shè)計(jì)要符合塑料件脫模的要求，確保塑料件留在動(dòng)模上；方便頂出塑料件，頂出痕跡不顯露在外觀，不能損壞塑料件光滑的外表面；要有利于模具加工。
綜上所述，分型面位置如圖2-5中箭頭所示。
圖2-5分型面示意圖
2.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.2.1 選擇澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)一般分為冷流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩種。
但是由于采用冷流道澆注系統(tǒng)的模具，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，方便設(shè)計(jì)生產(chǎn)；模具的生產(chǎn)成本也低，比較經(jīng)濟(jì)劃算；進(jìn)入冷流道澆注系統(tǒng)的塑料也相對(duì)穩(wěn)定。所以再根據(jù)該塑料件的生產(chǎn)成本及其大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，故選擇冷流道澆注系統(tǒng)。
2.2.2 澆口設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)要求：澆口位置要選擇在分型面上，動(dòng)定模分離后澆口能自動(dòng)拉斷，要方便自動(dòng)化操作。去除澆口以后，塑件上留下的痕跡不明顯，不影響塑件表面的美觀。與四個(gè)型腔的距離盡量相等，使流程最短并利于模具排氣。
綜上所述，決定采用點(diǎn)澆口形式最為合適。其具體數(shù)據(jù)如圖2-6所示。
圖2-6點(diǎn)澆口
最終確定a=2°，b=20°，c=0.2°，d=1.
2.2.3 分流道設(shè)計(jì)
要保證四個(gè)型腔上澆口位置相同，分流道長度相同。因?yàn)樾颓徊捎靡荒Ｋ那弧⑺慕菍?duì)稱排列方式，所以分流道的布置形式如圖2-7所示。
圖2-7分流道布置形式
此次選用U型分流道，其截面分析數(shù)據(jù)如圖2-8所示
圖2-8 U型分流道截面分析
2.2.4 主流道設(shè)計(jì)
主流道一般處于塑料模具中心、塑料熔體的入口處，它將高溫狀態(tài)下的塑料熔體導(dǎo)入分流道中。為了方便模具脫模，主流道在設(shè)計(jì)上大多采用圓錐形，本套模具采用的主流道及其數(shù)據(jù)如圖2-9所示。
圖2-9主流道
3 選取注射機(jī)
3.1 計(jì)算注射量
通過三維軟件UG分析計(jì)算得到：
塑件體積V塑≈1.8㎝3；
塑件質(zhì)量m塑＝PV塑＝1.05×1.8＝1.89g（P值參考表1-2，可取1.05 g/㎝3）。
3.2 注射成型的工藝參數(shù)
根據(jù)塑料件的結(jié)構(gòu)分析和聚苯乙烯的成型特點(diǎn)，經(jīng)查相關(guān)資料得到該塑料件的注射成型工藝參數(shù)如表3-1所示。
表3-1聚苯乙烯（PS）注射成型工藝參數(shù)
注射機(jī)類型
柱塞式
噴嘴形式
直通式
溫度/℃
160 - 170
模具溫度/℃
20 - 60
料筒溫度/℃
前段
170 - 190
注射壓力/MPa
60 - 100
中段
—
保壓壓力/MPa
30 - 40
后端
140 - 160
注射時(shí)間/s
0 - 3
保壓時(shí)間/s
15 - 40
冷卻時(shí)間/s
15 - 30
成型周期/s
40 - 90
3.3 確定注射機(jī)型號(hào)
該塑料件采用注射成型加工方式，采用一模四腔結(jié)構(gòu)分布。因?yàn)榭紤]到塑料件結(jié)構(gòu)組成、大批量的生產(chǎn)特點(diǎn)及注射工藝參數(shù)等因素初選XS-ZS-22型注射機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)如表3-2所示。
表3-2 XS-ZS-22主要技術(shù)參數(shù)
一次注射量/㎝3
20 - 30
螺桿直徑/mm
20 - 25
注射壓力/MPa
75 - 117
注射方式
雙柱塞
鎖模力/kN
250
最大注射面積/㎝3
90
最大開模行程/mm
160
模具最大厚度/mm
180
定位圈直徑/mm
63.5
模具最小厚度/mm
60
4 注塑模模架的選定
4.1 注射模具的基本結(jié)構(gòu)
4.1.1 單分型面注射模
單分型面注射模結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。
圖4-1單分型面注射模
1-動(dòng)模板；2-定模板；3-冷卻水道；4-定模座板；5-定位圈；6-澆口套；7-型芯；8-導(dǎo)柱；9-導(dǎo)套；10-動(dòng)模座板；11-支撐板；12-支撐釘；13-推板；14-推板固定板；15-主流道拉料桿；16-推板導(dǎo)柱；17-推板導(dǎo)套；18-推桿；19-復(fù)位桿；20-墊塊；21-注射機(jī)頂桿。
4.1.2 雙分型面注射模
雙分型面結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。
圖4-2雙分型面注射模
1-模腳；2-托板；3-動(dòng)模板；4-推板；5-拉桿導(dǎo)柱；6-限位銷；7-彈簧；8-定距拉板；9-型芯；10-澆口套；11-面板；12-定模板；13-導(dǎo)柱；14-復(fù)位桿；15-面針板；16-底針板。
4.2 模架的選擇
4.2.1 龍記細(xì)水口
綜合塑料件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及澆口的設(shè)計(jì)，故選擇該注塑模的模架為龍記細(xì)水口系列模架。型號(hào)為DCI，模胚規(guī)格為2530，A板厚度為50，B板厚度為60，C板厚度為80，具體如圖4-3所示。
圖4-3細(xì)水口模架
5 脫模系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.1 設(shè)計(jì)要求
1）推出機(jī)構(gòu)的位置設(shè)計(jì)要符合塑料件外觀要求。
2）推出機(jī)構(gòu)要使塑料件的頂出力均勻。
3）推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向復(fù)位系統(tǒng)要可靠。
4）推出機(jī)構(gòu)的零件盡量可能選用標(biāo)準(zhǔn)件。
5.2 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
該塑料件的頂出方式采用動(dòng)模頂出，因?yàn)槠淠＞叩慕Y(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，便于模具的加工制造。動(dòng)模頂出方式如圖5-1所示。
圖5-1動(dòng)模頂出方式
5.2.1 頂出距離
一般規(guī)定被頂出的塑料件距模具大于5～10mm，如圖5-2所示。
圖5-2頂出行程
5.2.2 頂出裝置選擇
因?yàn)閳A頂桿及圓頂桿孔在模具上都方便加工，而且圓頂桿也能作為標(biāo)準(zhǔn)件，成本低廉。符合塑料藥膏盒模具低成本生產(chǎn)加工的原則，所以頂出裝置選擇圓頂桿，如圖5-3所示。
圖5-3圓頂桿推出裝置
5.2.3 圓推桿設(shè)計(jì)
為了使脫模力大，使塑料件能夠平穩(wěn)脫離模具，圓推桿的直徑一般取大一點(diǎn)。塑料藥膏盒模具所選用圓推桿如圖5-4所示。
圖5-4圓推桿
6 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
6.1 冷卻形式的確定
普通冷卻方式分為平行冷卻和連續(xù)冷卻兩種，塑料藥膏盒模具采用普通冷卻形式中的平行冷卻方式，如圖6-1所示。
圖6-1水路平行冷卻方式
6.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
冷卻系統(tǒng)的作用為了縮短塑料件的成型周期，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，要提高冷卻速度，使塑料件冷卻均勻，且冷卻系統(tǒng)盡量加工簡(jiǎn)單。因?yàn)樗窓M向布置加工簡(jiǎn)單，冷卻速度快、效率高，所以水路布置大多采用橫向布置。圖6-1所示的便是橫向布置。冷卻系統(tǒng)一般有以下幾個(gè)要求：
1） 水路距塑料件至少為20mm。
2） 距螺釘至少為5mm。
3） 距模仁頂針至少為4mm。
4） 冷卻水路的水孔直徑一般為6mm、8mm、10mm、12mm。
5） 水井直徑一般有16mm、20mm、25mm。
6） 避免模具表面冷卻不均勻情況出現(xiàn)。
因?yàn)樗芰纤幐嗪谐叽绮淮?，所以水路直徑選擇為8mm。
同時(shí)要注意水路與其他零件的位置，不能與其他零件相碰撞。在水嘴25-30mm范圍內(nèi)無其他零件。
總 結(jié)
本次設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)三年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的一次匯總，一定程度上檢測(cè)了個(gè)人對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造這門學(xué)科的理解深度和掌握程度。這次設(shè)計(jì)對(duì)于大三學(xué)生來說是一次很好的學(xué)業(yè)測(cè)試機(jī)會(huì)也是一名大三學(xué)生必須經(jīng)歷的一次機(jī)會(huì)，同時(shí)也是對(duì)自己的一個(gè)挑戰(zhàn)。我們大學(xué)三年的所學(xué)知識(shí)，所得到的經(jīng)驗(yàn)都將在這個(gè)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來。
這次設(shè)計(jì)中，我們查閱大量資料書籍，將平時(shí)所學(xué)的專業(yè)理論知識(shí)、實(shí)訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)、對(duì)二維制圖軟件以及三維制圖軟件的掌握能力揉合在一起，完成了本次設(shè)計(jì)。當(dāng)然，這一切也離不開老師的指導(dǎo)和一起做設(shè)計(jì)的同學(xué)們的幫助，如果沒有他們的無私幫助，一個(gè)人完成這樣的設(shè)計(jì)是非常困難的。
經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，對(duì)很多塑料材料有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，對(duì)塑料模具行業(yè)的發(fā)展也有了較深的印象。如果沒有這次設(shè)計(jì)，也不會(huì)對(duì)我國的模具產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀產(chǎn)生直觀的印象。李克強(qiáng)總理的話語始終回繞在腦海，即將走上工作崗位的我們一定要理解總理的心情，為我國的工業(yè)發(fā)展盡自己最大的努力。
在于在面對(duì)設(shè)計(jì)瓶頸時(shí)，自己也懊惱過，但經(jīng)過他人的幫助和自己面對(duì)問題不認(rèn)輸?shù)膽B(tài)度下最終還是戰(zhàn)勝困難，加強(qiáng)了自己敢于面對(duì)困難，解決困難的能力。為自己在以后的工作生活中留下了寶貴的經(jīng)歷和精神財(cái)富。但是世上沒有十全十美的事物。因?yàn)槿鄙匍啔v和實(shí)踐能力的不足，本次設(shè)計(jì)還是有許多方面有待加強(qiáng)完善，還請(qǐng)老師多多指導(dǎo)。
在以后的生活工作中，我將謙虛謹(jǐn)慎，不斷加強(qiáng)自己的工作學(xué)習(xí)能力，緊跟社會(huì)潮流的發(fā)展，貫徹活到老學(xué)到老的精神。
致 謝
附 錄
名稱
圖紙名稱
附錄一
型芯
附錄二
型腔
附錄三
裝配圖
參考文獻(xiàn)
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