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浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)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(shè)計的肥皂盒的結(jié)構(gòu)較簡單 但在設(shè)計時考慮其應用 還相應的做了些曲面 所以曲面結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)分開模型圖 優(yōu)點是 結(jié)構(gòu)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(shè)計是以上 蓋為主 下蓋為輔 在上蓋的設(shè)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(shè) 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(shè)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(shè)計推出機構(gòu) 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(shè)計中 輔以下蓋的裝配圖 關(guān)鍵詞 復位機構(gòu) 脫模機構(gòu) 澆口 浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)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 cm 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 70 C 左右 熱變形溫度為 93 C 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(shè)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(jié)構(gòu)工藝性 該塑件尺寸中等 整體結(jié)構(gòu)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(jié)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(shè)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 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(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)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)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 26cm 1 塑件質(zhì)量 g 26 91g26 05M 4 2 按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目 根據(jù) 4 1 1pkmn 得 4 2 1p 注射機最大注射量的利用系數(shù) 一般取 0 8 k 注射機最大注射量 cm 或 g pm 澆注系統(tǒng)凝料量 cm 或 g 1 單個塑件體積或質(zhì)量 cm 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 1cm 浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計說明書 4 4 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(shè)計 5 1 主流道的設(shè)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(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 分流道選用圓形截面 直徑 D 10cm 浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)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(shè)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 浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計說明書 6 圖 5 3 分型面示意圖 5 4 澆口的設(shè)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(shè)在塑件壁厚處等要求 澆口設(shè)計如圖 5 4 圖 5 4 澆口示意圖 5 5 冷料穴的設(shè)計 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 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(gòu)開始工作 將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起 推出模外 其設(shè)計如下圖 Z 字型 浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計說明書 7 圖 5 4 冷料穴示意圖 5 6 排氣系統(tǒng)的設(shè)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(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)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計說明書 8 七 成型零部件的設(shè)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(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 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(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計說明書 9 324 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(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計說明書 10 6 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(gòu)的設(shè)計 導向機構(gòu)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(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)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(gòu)的設(shè)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(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)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(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 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(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 821N 8 3 2 推桿的設(shè)計 推桿的強度計算 查 塑料模設(shè)計手冊之二 由式5 97得 d 8 2 QEn 3 2l64 41 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 1 107N 2cm 2cm Q 總脫模力 12437640 18 0 35 1d 取 5 推桿壓力校核 查 塑料模設(shè)計手冊 式5 98 8 3 sdnQ 24 取320N mm s 浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計說明書 12 22481 63 5 Nm 推桿應力合格 硬度HRC50 65s 九 加熱 冷卻系統(tǒng)的設(shè)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(shè)加熱系統(tǒng) 是否需要冷卻 系統(tǒng)可作如下設(shè)計算計 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 Jkg 9 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(shè)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 44max382phEJls 式中 型腔材料彈性模量 E 浙江工貿(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計說明書 13 梁的慣性矩 其中 J 312lsJ s 側(cè)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(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 應使 則 ax 430 56prh 得 2 9 校核條件成立 10 3 注射機有關(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(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)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(nèi)的塑件高度 mm 2 4 50 58102kSm 條件成立3m 十一 結(jié)束語 通過這五個星期以來的畢業(yè)設(shè)計工作 不僅是對我三年來學習的總結(jié)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(shè)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(shè)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(shè)計手冊 編寫組主編 塑料模設(shè)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(shè)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(mào)學院 2006 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計說明書 15 6 陳于萍主編 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) 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(shè)計與制造簡明手冊 上?？茖W技術(shù)