肥皂盒上蓋的注射模設計【摘要】塑料模具行業與塑料行業的發展，塑料產業是一個新興的行業。塑料行業是一個發展迅速的行業。在許多方面，可以用來代替金屬，橡膠，皮革，玻璃等多種材料，這些塑料零件，成為在社會中常見的材料之一。模具是重要的工業生產技術和設備，模具工業是為國民經濟各部門的發展的重要基礎。塑料模具是模具的模塑料的生產。使用塑膠模具制造生產的主要優點是簡單，材料利用率高，生產效率高，產品尺寸一致，尤其是對大量生產的機電產品，價格便宜，經濟效果更好。塑料模具設計的現代制造業和現代塑料工業的發展有著十分密切的關系。隨著塑料工業的快速發展，塑料模具行業也將快速發展。塑料成型的方法中有注射成型這種方法，其具有形成復雜形狀的塑料部件，生產效率高的優點。PRO/E是目前在產品設計和模具設計的廣泛的軟件應用程序，它有專門的注塑模具設計模塊，利用其方便的模架，模具的設計和一些繁瑣的工作變得特別簡單。【關鍵詞】：塑料模具PRO/E軟件注射模目錄TOC\o"1-2"\h\z\u引言 1一、塑件的分析 1二、分型面及型芯型腔的設計 2（一）分型面的形式 2（二）分型面的設計原則 2（三）型腔的設計 3（四）型芯的設計 4三、模架選型 4（一）模架概述 4（二）模架選擇 4四、功能系統設計 5（一）澆注系統設計 51.澆注系統的設計原則 52.主流道的設計 53.分流道的設計 64.澆口的設計 75.冷料穴的設計 7（二）推出機構設計 81.推出機構的設計原則 82.推出機構的選擇 93.推出力的計算 104.推桿的設計 10（三）導向機構設計 111.導柱導向機構設計要點 112.導柱的選擇 113.導套的結構選擇 11（四）冷卻系統設計 12五、注射機的型號和規格選擇及校核 12（一）注射機的選用 13（二）注射壓力的校核 13（三）鎖模力的校核 13（四）開模行程與推出機構的校核 14六、模具裝配 14（一）模具的裝配順序 14（二）開模過程分析 15總結 16參考文獻 17謝辭 18引言在我們的生活中的肥皂盒是非常常見的，幾乎每一個家庭都應使用。超市也有各種各樣的肥皂盒。這次計劃的肥皂盒上蓋的布局比較簡單，可是在設計的時侯要想到其用處,所以做了一些曲面的設計,因此有關曲面的計算就稍微多了點.優點：結構簡單；在上蓋的設計主要解決以下問題：1.設計澆口時要注重肥皂盒上蓋上外層的精度，不能在外觀上留有明顯壓痕；2在推桿的位置，注意機制設計的介紹，在表面上的表面精度，表面沒有影響；3.在開模的時侯要保證塑料制件在模具的型腔上面，而且通過推桿頂出。一、塑件的分析PVC塑料

1.化學名稱：聚氯乙烯

2.純聚氯乙烯的密度為1.4g/，其成型時的收縮率:0.6%-1.5%3.該材料首先要預熱到70-90度，其預熱的時間在4-6小時之間

4.聚氯乙烯的成型溫度：230℃~330℃其成型時間為40秒~130秒

5.其成型特性有以下5點：

(1)材料的吸濕性很小，但為了促進塑性流動，第一步要做的就是對材料的干燥處理，避免產生氣泡；

(2)該材料流動性差，很容易就會分解，尤其是在高溫下跟金屬的接觸，該材料分解的溫度大約在200°C上下,該材料分解會有腐蝕性和刺激性的氯化氫氣體，從而形成必須添加穩定劑和潤滑劑；(3)該材料的成型的溫度范圍較小，務必嚴格控制材料溫度；(4)采納螺桿式的注射機和直通的噴嘴，孔徑容易變大，為了不讓死角滯料的情況出現，一旦有滯料出現就要馬上清除滯料；(5)模具澆注系統應該孔徑大長度小，澆口的截面要偏大一點，不能出現死角滯料的情況。6.主要用處：因為聚氯乙烯的化學穩定性高，是以能用來制造防腐的管道或者管件等。其次再因其電氣絕緣性能比較好，能在生產中用來作為插座，插頭開關的材料。7.塑件CAD圖1-1塑件CAD二．分型面及型芯型腔的設計分型面的選擇分型面是確定模具布局方式的一個重要的點，它跟模具的總體布局和模具的制造藝息息相關，而且能直接影響到熔融狀態下的塑料的流動特征以及塑料能否順利完成脫模。所以分型面的選取是整個設計的重中之重。分型面如圖2所示：圖2-1分型面（一）分型面的形式注射模具有些只有一個分型面，有些能有很多個分型面。這次設計中咱們采用的是單分型面。分型面的選取非但與塑料制件的正常成型和脫開模具有關,也與模具布局和制做的成本有關.在這一階段的設計，咱們應該考慮成形時間的位置和形狀。在模具設計這個階段，第一步必須是確定分型面的位置。分型面設計合理，制造質量設計，模具產品有很大的關系。通過分析該塑料制件的模具主分型面為垂直分型。（二）分型面的設計原則在選擇分型面的時侯要慎重分析，才能得出分型面。因此選擇分型面的時時候通常要按照下面的8項基本原則：1.分型面，應取用于塑料制件最大外形的輪廓處;2.分型面，有便于塑料制件成功脫模;3.分型面，保證塑料制件的精度要求;4.分型面，滿足塑料制件的外觀質量要求;5.分型面，便于制造加工模具的選擇；6.分型面，要重視在型面積的干擾;7.分型面，有利于排氣;8.分型面，考慮對側抽芯的影響;在一般的情況中，是不可能全部滿足上上面的8條原則的，所以我們要抓住主要的矛盾，再合理的確定分型面。如下圖pro/e分型面。圖2-2分型面（三）型腔的設計型腔部位是產品成型的重要組成部分，其主要分類有2中：單一整體或者是組合式。這次設計采用整體式凹模，是因為牢固，不易變形，不會產生使塑件產生拼接痕跡。根據查閱資料可得出：凹模的制造材料使用40Cr，型腔熱處理的硬度范圍是40-50HRC，腔體表面要鍍鉻和拋光處理防止粘模，型腔表面的粗糙度：0.2-0.1um,配合面的尺寸：0.8um.圖2-3模具型腔（四）型芯的設計主型芯的結構形式也有整體和組合式2種，在這里我們采取單一的整體式可以使模具加工更方便也使得模具結構得到簡化。小型芯要單獨制造然后嵌進模板里面并用過盈配合通過模板上端嵌入進去，不過必須在型芯下部相連接，目的是怕2著之間配合有縫隙。根據查閱資料可得出：型芯制作材料使用40Cr，熱處理的硬度范圍在45-50HRC之間,型芯表面的粗糙度要求是0.1-0.25mm，配合面的尺寸：0.8mm，型芯表面鍍鉻和拋光處理防止粘模。圖2-4模具型芯三、模架選型模架概述模具設計主要是形成產品外形的型芯型腔以及開模和脫模方式的設計，標準件，大部分注塑模具可直接由專業廠家提供，尤其是模具直接購買，很大程度上節約了模具制造事件和費用，使得注塑模更為方便快捷。模架選擇因為制件的尺寸和型腔數量，能夠確定注射模架的基本尺寸是400x500（mm）。所有的零件參數如下表：圖3-1模架尺寸四、系統功能設計（一）澆注系統設計1.澆注系統設計原則型腔布局和澆口位置盡可能兩邊保持一致，以避免模具由于偏載而造成的材料溢出的現象。（1）型腔布局和澆口的位置排列要使模具外形尺寸變少，這是為了節省材料;（2）系統流道能短則短，斷面尺寸應保證不大不小（過小的話會使壓力和熱量的損失增加，過大的話材料就相應地增加）：設計時最好流道能直一點，為了減少熱能的損耗我們可以把流道的表面制作的更為光滑些，這樣還能促進產品的快速成型;（3）多型腔的深度要角盡可能使塑料熔體進入各個型腔同時使各部分的塑料成型和冷卻的同時進行，及分流道盡可能平衡布置;（4）充填型腔，澆注系統的體積盡可能小，以減少塑料消耗；（5）澆口位置要合理，盡量防止嵌件和細小的型芯受到損耗。澆口的殘痕不能影響塑件的外觀。2.主流道的設計主流道是指澆注系統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。按照該注射機的有關尺寸得出噴嘴前端孔徑4.0mm；噴嘴前部球面的半徑10mm；根據模具主流道與噴嘴的關系以主流道球面半徑11mm；以主流道小端直徑4.5mm圓錐形的主流道更有利于凝料的順利取出，圓錐形起斜度為2-6度，咱們這里選用4°，通過公式計算得出主流道的大端的直徑是5.48mm。.圖4-1主流道3.分流道的設計分流道是主流道尾部和澆口之間的一段熔融塑料材料的流動通道，通常情況下選擇分型面上端，有著分流和轉向功能。一般的分流道的斷面尺寸見下表。表4-1流道斷面尺寸推薦值塑料的名稱分流道的斷面直徑mm塑料的名稱分流道的斷面直徑mmABS，AS聚乙烯尼龍類聚甲醛丙烯酸抗沖擊丙烯酸醋酸纖維素聚丙烯異質同晶體4.8-9.51.6-9.51.6-9.53.5-108-108-12.55-105-108-10聚苯乙烯軟聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯熱塑性聚酯聚苯醚聚砜離子聚合物聚苯硫醚3.5-103.5-106.5-166.5-8.03.5-8.06.5-106.5-102.4-106.5-13理想的流道應截面小，表面積小，傳熱損耗小。流道的效率就是流道截面積比流道的周長得出的值其中正方形的流道凝料脫模比圓形的流道凝料脫模難度高一點，但是梯形流道較為常見。這次設計我選用梯形流道，該流道下底面長度為4mm，高度為2mm。梯形角為30°。分流道取梯形流道，下底面長度為4mm，高度為2mm，梯形角為30°。流道表面粗糙度4.澆口的設計按照澆口的設計原則，要使流動距離變短，用來規避熔體破裂從而引起產品的缺失。本設計采用點澆口，其優點在于斷面尺寸偏小。通常情況下點澆口設計于分型面上端，點澆口的斷面的形狀有2種分別是矩形和近矩形，點澆口加工出來的精度比別的澆口的精度高。該模具采用點澆口，它具有以下特征:（1）結構單一，方便拆裝，加工簡單精度高；（2）一旦發現該澆口出現不良能及時更換；（3）填充速度和封閉的時間能較好地同時完成；（4）從流動的填充效果為殼形塑件更合適。本次設計采用邊緣澆口，斷面為近矩形斷面長2mm，寬1.33mm。圖4-2澆口5.冷料穴的設計澆注系統的組成中包含冷料穴。冷料穴就是阻止澆注系統流道中料流的前鋒冷料注入型腔。這些冷材料不僅影響熔體的充模速度，同時，塑件成型質量的影響。冷料穴應設計在動模板上面，冷料穴起著收集冷料的作用，用來避免冷料跑到模具型腔然后材料溫度不均勻從而影響塑件的質量。冷料穴一共分為兩種：第一種特別用來收集、儲存冷料，第二種除了儲存冷料之外還能拉出流道凝料，我們這里的冷料穴應采用第二種。下2張圖是pro/e和cad做成的冷料穴。圖4-3冷料穴pro/e圖4-4冷料穴cad（二）推出機構設計1.推出機構設計原則1、由于塑料收縮是緊縮凸模，因此頂出力的作用點要離凸模越近越好;2、設計時推桿的頂出位置不能影響到產品的外觀，所以可以把推桿設計在腔體內部;3、頂出部位也可以放在產品使用或裝配的基準面上，但是要保證對塑件尺寸和使用沒有影響，通常情況下頂桿和產品接觸的地方凹進去0.1mm；不然產品會出現凸起，從而產品不良。4、減少頂桿和型芯之間的配合長度可以使2者之間的摩擦變少。通常是通過減少頂管與孔的直徑的一半，通常由3～5mm。這樣設計的話頂桿只有頂出的作用。通過查閱資料得出頂桿材料一般都是T8AV，頂桿頭部的硬度要求在50HRC以上，頂桿的表面粗糙度在0.8微米以下，頂桿和裝頂桿的孔之間的配合公差是H8/f8。2.推出機構的選擇推出機構選擇由推桿推出，推桿截面設計為圓形。產品各個地方的脫模阻力要均勻布置。這樣可以保證產品推出時受力均勻以便減少產品變形的可能。通過資料及塑料制件的要求可以得出，推出方式使用三根推桿推出，要注意的是本次設計推桿的起端面與低型腔底面兩面平齊。3.推出力的計算按照下面的公式來確定其脫模力（Q）：式中：-型芯被包緊部分斷面周長（cm）;-被包緊部分的深度（cm）;-正壓單位面積的產品產生的收縮率；-磨擦系數；-脫模的斜度；L=311.20MMH=10.04MMQ=311.20MMx10.04MMx10MPA(0.1xCOS0.5-SIN0.5)=295.3(N)4.推桿的設計（1）推桿的直徑公式:其中:d為圓形推桿直徑mm;為推桿長度系數約為0.7;L為推桿長度。n推桿數量;E推桿材料的彈性模量;Q總脫模力;通過計算d約3.4mm，一般的我們取整所以d取5mm。（2）推桿的強度計算由公式計算得出：推桿壓力σs取360N/mm2。通過計算σ大約為360N/mm2，因此可以使用故校核成功。另外推桿的硬度一般在49～64HRC之間。（三）導向機構設計1.導柱導向機構設計要點導向合模機構是塑料模具的重要組成部分。沒有導向合模機構就無法精確確定模具閉合時候的方向和位置。導柱放置在動模或者定模兩邊都沒關系，但是常見的導柱都是放置在主型腔周圍。導向機構的主要作用有如下3點：（1）定位作用：防止模具裝錯位置，防止由位置的偏移導致的產品壁厚不均。（2）導向作用：材料在進入型腔過程中會有單向的側壓力所以在導柱工作中要起到一定的導向作用。（3）動模和定模相結合，第一步是與導向機構接觸，導向機構引導正確關閉的定模和動模之間，從而防止材料先跑到型腔后跑到型芯，繼而產品重疊。工作時要對導柱的損耗情況引起重視。2.導柱的選擇為了防止出現柱末導正方向，材料先進入型腔后進入型芯的情況出現，我們可以把導柱導向部分的長度設計的高于凸模端面8—12cm。錐臺形的導柱前端能對導柱起導向作用。導柱通常情況下都使用20鋼，20鋼的硬度經過熱處理后的硬度要求是50—55HRC之間。導柱的3D如圖12所示:圖4-5導柱3.導套的結構選擇導柱導套的材料可以保持一致但是導套的硬度不得高于導柱的硬度否則導柱會有磨損而且導套容易拉毛。為了順利排出孔內的空氣可以把導向孔作成通孔的形式。如圖13所示:圖4-6導套冷卻系統設計根據模具冷卻系統設計原則：冷卻水孔數越多越好，尺寸越大越好的原則可以得出，冷卻水孔能取4根。綜上所述冷卻水孔數量取4根，冷卻水口口徑8mm.此外，冷卻系統的過程中，也要遵循：澆口處加強冷卻；冷卻水孔到型腔表面的距離相等；冷卻水的數量盡可能的多，孔徑盡可能大的設計；冷卻水孔道不可以穿過鑲快和其接縫部位否則會出現漏水現象;進水口水管接頭的位置設計在注塑機的背面保證與模具在同一側;冷卻水孔不能設計在產品的熔接痕處;在冷卻系統內為防止冷卻水外泄要保證每個連接的地方保持密封。上模水路圖如圖14所示。下模水路采用縱橫交錯式。圖4-7上模水路圖五、注射機的型號和規格選擇及校核注射模是安裝在注射成型機，因此在注塑機的相關技術標準的注射模具的設計有必要了解，為了滿足模具的注塑機型號的設計要求，選擇了適當的。在模具設計角度上觸發，必須要清楚明白的知道注射機的主要技巧及規范。在模具設計中，技術規范說明標記“的”注塑機注塑機生產廠家提供更好的使用。由于就算是用同一規格的注射機，就是注射劑的生產廠家的不同，所以注射劑的技術指標也肯定有所不同。（一）注射機的選用一般都是用一個塑件實際上要求的注射量初選某一公稱注射量的注射機型號，接著挨次對這種機型的公稱注射壓力、公稱鎖模力、開模的行程和推出機構的數據逐一檢查，檢查成功方可選用注射機。基于現實情況的注射量采取一個公稱注射量的注射機型號；為確保正常注塑，現實情況的注射量在注塑模具中應該要比注塑機的公稱注射量小，即：計算公式，-現實情況的材料的總共的體積（）。用PROE分析/測量，可用于19.60cm3塑料框的大小，并考慮到2腔設計，凝聚態物質的澆注系統，技術規范和國內注塑機檢驗手冊塑料模具設計的特點，可以選擇XS—ZY—60/40。理論上的最大的注射容量是60cm3，注射的壓力是135MPa，鎖模力要達到400KN，最大注射面積約為130cm2.模具的高度在200mm~300mm之間，最大的開模行程是180mm。噴嘴半徑為12mm，噴孔直徑為4mm，對螺桿注射模，螺桿直徑35毫米，液壓夾緊方式。（二）注射壓力的校核注射壓力的校核是檢測我們采用的注射機的公稱壓力P是不是滿足材料所成型時要求的注射壓力P0，正常情況下為70～150MPa，按規定要求P大于P0。我們這里取最小值為70MPa。（三）鎖模力的校核夾緊力最大夾持力，模具注塑機應用于模具鎖緊機構，當塑料熔體充模壓力，鎖定方向產生很大的擴展力。因此，注射機額定鎖模力F鎖（N）一定要注射機脹型力F脹（N），即：F鎖F脹=a分×p型a分-材料以及澆注系統在塑件的分型面上的投影總面積（mm2）p型-模具型腔里面熔融狀態下的材料受到的均勻的壓力（mpa）；注射壓力是正常的注射機的0.3～0.65倍，所以我們正常情況下用20～40mpa。于是我們這里P型=25MPa。用PROE分析/面測量，就能得到模型總的投影面積（包括澆注系統的投影面積）=13441.8mm2，∴F鎖F脹=A分×P型=13441.8×25=336045（N）而鎖模力為400KN，大于336045N，符合要求。（四）開模行程與推出機構的校核開啟模具的行程的意思是通過模具當中拿出產品要的最小的開合的距離，咱們一般用H書寫，開和距離一定要<注射機的移動模板最大行程S。由于不同的模具注塑機合模機構，開模行程可按開模行程與模具厚度沒有關系分為兩類。咱們在這里采用的是開模行程與模具厚度沒有關系，并且還是單分型面的注射模具。當開模行程與模具厚度無關時這主要是指與機械的液壓注塑機鎖模機構，模板行程是由連桿機構最大行程確定，并且跟模厚度沒有關系。這種情況有2種：單分型面、雙分型面注射模。讓我們采取單分型的注塑模具分型面在這里。對于單分型面的注射模，開模行程是：Sh=h1+h2+（5～10）mm在公式里，h1-塑料制件的推出距離（也能當作型芯的高度）（mm）；h2-就是連澆注系統算在一起的塑高度（mm）；S-注射機移動板的最大行程（mm）；h-其需要的開模行程（mm）。用PROE分析/距離，得出h1=22mm,h2=57.8641mm取h2=60mmH=22+60+8=90（mm）。122毫米=>H=90mm的開模行程滿足要求，檢查成功。六、模具裝配（一）模具裝配順序（1）確定裝配基準；（2）模具零件尺寸要確認是否合格，公差是否到位，并且要保證零件的光潔度；（3）件要保證模板與模板之間的密切協調組件，分型面一致的面積不少于80%，為了顯得無毛刺的間隙不得大于在溢出的最小值；（4）在裝配過程中保持原有的數據處理的尺寸，這樣可以使在最后合模的檢查更方便一點；（5）導向系統要確定其開模合模動作靈活，模具緊配但不能出現卡住不動的現象；（6）組裝冷卻系統時不能漏水。組裝加熱系統時不能漏電。并按要求安裝定位銷。在裝配液壓系統時候可以采取密封填料，不過不能到系統中；（7）最后進行試模。試模確認無誤之后要在模具上做好記號，要對模具進行管理。（8）模具的維護。優化設計的鑲件和嵌件能避免模具在使用中出現模具損耗及零件損壞從而整體更換模具，優點在于只要更換以損耗的零件就可以了。試模又分以下幾步：1.模具預熱模具預熱的方法，外部加熱方法，加熱板設置在壓鑄鋁加熱外，從外往里，這種方法加熱快，但大量丟失熱能。根據參數的加熱管和噴嘴的推薦工藝手冊中的管和噴嘴的加熱，同時用模具。2.試注塑在預熱溫度桶塑料模具是達到了，你可以試試注射，觀察注射塑件的質量缺陷，由于缺陷的原因分析，調整工藝參數和其他技術參數，一直到產品各個尺寸合格為止。最后，檢查各種配件，配件，零件，確保模具設備，同時在裝配過程中應防止零件在裝配過程中沒有損耗。裝配滾動軸承可以選取機油來加熱裝配，但是油溫度不宜過高最多不能超過1000C。（二）開模分析過程在導柱和注塑機推動推桿墊板的作用下，使得動定模順利分型，并且與之一起進行由拉料桿拉斷澆口的動作，接著產品就能在推板和頂桿的作用下順利脫出模具。模具合模時，在導柱和導套的導向作用下使頂桿比型腔更早復位，來防止頂桿碰到型腔從而再一次防止了模具的損耗。圖6-1模具裝配總圖1.動模座板2.螺釘3.推板4推桿固定板5墊板6推桿7.復位桿8.支撐板9.動模版10.型芯11.型腔12.定模板13.定模座板14.螺釘15.堵塞16.定位環17.澆口襯套19.導套20