模具毕业设计——肥皂盒底座注塑模具的设计_肥皂盒注塑模具设计
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声 明
我所写提交的论文肥皂盒底座注塑模具的设计，是我在根据查找相关书籍资料并请教专业老师的情况下，独自进行思考研究，取得的成果。除了文中已经标注的引用内容之外，本篇文章中绝对不会出现剽窃，撰写他人所有的研究结构。还有，对于在我完成论文的期间帮助我完成论文的个人和集体，我都已经在论文的各处添加了说名和备注，并且我十分感谢他们对我的帮助。
作者签名：日期：
摘 要
我的这篇论文是关于肥皂盒底座的注塑模具的设计，运用ABS材料对模具的加工，然后进行关于模具设计的工艺流程。根据肥皂盒底座的整体结构，我决定该模具使用侧浇口进行浇注，和单分型面注塑模具，型腔则是一模两腔，从具体模具结构出发对模具的浇注系统，而对于整套的成型结构，如冷却，浇注，顶出等系统还有数据的校核检验，都进行了详细的分析。
关键词：肥皂盒，单分型面注塑模，侧浇口，ABS
目 录
一 引言..................................................................01 二 塑件的工艺分析........................................................02 1.塑料件的设计要求......................................................02 2.塑件原材料分析........................................................03 3.初步拟定模具成型方案..................................................04 三 注塑模具设计..........................................................04 1.型腔的分布............................................................05 2.选择分型面............................................................05 3.型腔与型芯的结构尺寸..................................................05 4.模架的添加............................................................05（1）定位圈与浇口套.......................................................06(2)浇口.................................................................06(3)流道.................................................................07(4)推出机构.............................................................07(5)冷却水道.............................................................08 四 模具的工作原理........................................................08 1.模具的装配图..........................................................08 2.模具的工作原理........................................................08 五 注塑机参数的校核.....................................................09 1.注射机有关工艺的参数校核..............................................09 总结..................................................................10 参考文献.................................................................11 谢辞....................................................................12
一 引言
肥皂盒是我们家庭中日常必备品，每家每户都会有那么几个。商店超市里所出售的肥皂盒也多种多样，丰富多彩，而且有些设计很特别的肥皂盒还会很分受消费者们的喜爱，十分畅销。虽然此次所设计的肥皂盒结构较为简单，但其外观和实用性均经过缜密的思考。并且为了防止香皂遇水熔化，所以在底座水平面处开了若干漏水孔。对这次的设计，我采用单分型面的注射模，用一次成型的方法，推出机构使用的二十推杆，这样可以保证它的整体性，而不被破坏。
在现代塑料产品的生产过程中，有以下3点必不可少缺，拥有高效的机床设备、使用合理的加工工艺加工塑件。还有先进的模具，如果要发挥它的作用的话，我们还要采用效率高，自动化程度也高的设备才行。还有模具对产品的生产的要求，对塑料加工时产生的要求和产品的造型的设计都有很关键的作用。随着塑料制品的种类，生产量的增加，对注塑模具的要求也慢慢变高，所以迫使注塑模具需要不断的发展，才能满足目前国内需求。如果我们要看一个国家的工业生产的发达程度到底是如何的话，我们只需知道其模具制造技术就行了。
二 塑件的工艺分析
1.塑料件的设计要求（1）塑件名称：肥皂盒底座（2）塑件设计要求：
① 生产批量：大批量
② 塑件材料：ABS ③ 如没有标注公差，取MT5（3）肥皂盒底座的三维图：
如图2-1所示，这是就是我所设计的肥皂盒底座。因为肥皂盒是每一个家庭的都需要的东西，所以在我们生活中非常容易见到。我决定使用ABS塑料来加工。我因此请求的肥皂盒注射模设计的基础，它必须具有以下的设计要求，要拥有一定的外观，结构合理，大小适中，易于使用。（4）肥皂盒的尺寸图：
图2-1
图2-2 如图2-2所示，为肥皂盒底座的尺寸图，使用UG软件建模。
2.塑件原材料分析（1）ABS的基本特性
ABS是由丙烯腈，丁二烯，苯乙烯共聚而成的。ABS塑料拥有者三种材料的特性和优点，所以它的性能十分出色。丙烯腈的特点是耐化学腐蚀的能力强和拥有很高的硬度，丁二烯让塑件有更好的韧度，苯乙烯它具备出色的可染行和加工性能。
ABS颜色略微呈黄色，没有气味，也没有毒，加工完成后的产品颜色也很饱满。密度为1.02-1.05g/cm³。ABS的抗冲击的能力很强，不容易变形，即使温度很低，它的性能也不会有太多的改变。根据上述分析，可知ABS有不错的耐磨性和机械强度，耐寒，耐水，耐油，稳定性也高。酸碱盐，还有水对ABS几乎无影响，但酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。
（2）ABS的主要用途
ABS塑料的用途很广泛，在建筑方面，电器领域，汽车制造上都有使用到。例如汽车方向盘，通风管，门锁，还有冰箱，电视，空调等。而在工业上，还会用来制造齿轮，泵叶轮，轴承等，可说是最实用的塑料。3.初步拟定模具成型方案
在我们设计模具的时候，必须考虑到它的经济效益，所以我根据模具塑件的结构形式，决定用一模两腔来加工。
为了加工时的严谨，我为这模具设计了两套加工方案，根据不同要求来删选。（1）模具的设计方案
方案一：浇口形式为直接浇口，型腔则是一模两腔。浇口的具体位置放在肥皂盒底座的表面上，然后使用推板推出机构推出塑件。
方案二：虽然也同样采用一模两腔，但是它最主要的区别是塑件的加工平面的中心，因为使用的是侧浇口来进行注塑的，浇口在分型面处，然后用推杆脱模。
（2）对于设计方案的分析
方案一：虽然使用推板推出会更好的保护塑件不受破坏变形，但是其选用直接浇口的话是不合适的，通常的肥皂盒都比较薄，如果注射的压力直接加到肥皂盒上的话，很容易产生应力变形，导致塑件被破坏。
方案二：虽然使用顶杆顶出，但关键在于其的侧浇口，浇口在塑件的分型的地方，侧面进料，可以充分控制料的进出时间，剪切浇口的时候也十分迅速，断面也小，所需的技术也不高，很适用。
塑件的外观质量也有一定的要求，外表面不能出现缩孔、气泡、划伤等各种缺陷，且要求较高的表面粗糙度，不适合中心浇口，直接浇口，所以优先使用侧浇口。经综合考虑来看，采用方案二。
三 注塑模具设计
1.型腔的分布
当我们确定型腔的时候，要考虑到下面的几点（1）注射机注射量的最大值需要满足（2）锁（合）模力的大小（3）塑件精度（4）经济性
由于塑件有以下的特点，生产批量巨大，重量较轻，结构并不复杂，考虑到生产效率，所以使用多型腔模具。
经过考虑，使用一模两腔的分布。如图3-1所示，2.选择分型面
分型面的选择还要注意以下几点
（1）如果我们要让塑件顺利的脱模的话，分型面的位置就要好好考虑，一般应设在产品断面尺寸最大的地方。
（2）要垂直分型面，还要按固定的方向移动（3）考虑到排气
（4）不能选择表面光滑的平面
图3-1（5）使模具零件易于加工
如题图3-2所示，为所根据肥皂盒底座设计的分型面。
3.型腔与型芯的结构及尺寸
（1）型腔、型芯的结构一共有两种，分别为整体型腔型芯和组合式结构。我因此请求的肥皂盒注射模设计的基础，它具有以下的设计要求，具有一定的外观，结构合理，大小适中，易于使用。（2）尺寸的计算
现在设塑件的尺寸LS是最大尺寸，并其公差按规定负值“-Δ”； 而凹模的名义尺寸LM是最小尺寸，公差按规定为正值“+δZ”可以得出公式如下：
LM[LS(1S)0.5]Z0图3-2
公式1 根据公式1，可以使用UG软件可以计算得出型腔以及型芯的尺寸 4.模架的添加
（1）定位圈与浇口套
定位圈通常在模具热流道中运用较多，形状是一个金属环，用来定位浇口套。他具有以下的几个特点，可耐高温、精度相对较高，密度高于其它元件等。通常有两种型号，但如有较奇特的要求的话，我们则使用不同定位形式和方法。
浇口套（其英文翻译为：Ingate Sleeve），它是让熔融的塑料的材料从注塑机的喷嘴中注入到模具的内部的流道组成部分，它是用于连接成型模具与注塑机的金属配件的关键部分。如图3-3所示，这就是我所添加的浇口套与定位圈
（2）浇口
我论文中的塑件的浇口为侧浇口。侧浇口易于加工，成型也简单。它的结构也简单调整尺寸的时候也方便，去浇口方便、残留小，选测位置方便，精度准确。而改变截面的尺寸还能够调整充模的速度与注射完成后的凝结时间，还能达到更好的充模效果。各种塑料都能够使用侧浇口进行注塑，但唯一缺点就是脱模是要去除，增加了时间还有成本。
图3-4 图3-3 如图3-4所示，这种侧浇口在形状的设计与形状的加工上,应该确保浇口处凝料的最薄弱的部分应在塑件的表面上，这样的话在开模时，就容易将浇口处切断而且不会留下痕迹。这种浇口便于塑件的注塑成型，还可以降低塑件的表面的粗糙度的值，改良浇口附近的流动的痕迹，提高各项物理性能。为了便于加工以及缩短合模封闭时间，所以浇口的位置应开设在塑件的分型面的地方，然后从塑件的外侧进料，进行注塑加工。
（3）流道
流道可以分为主流道和分流道两类。
主流道也称作主浇道、注道(Sprue)或竖浇道等，主流道是指从注塑机喷口与模具主流道的衬套接触的部分起，再到分流道为止的这一段流道。这部分是熔融塑料进入模具型腔后最先流经的一部分部分。
分流道也称作分浇道或次浇道，还能再区分为第一分流道以及第二分流道。分流道是用来过渡主流道和浇口的，使塑料从主流道平缓的进入浇口处。一般都用于一模多腔的模具，是塑料平均的流向各个塑件。（4）推出机构
推出机构有很多种，而塑件又是简单的结构，我就采用了最简单的顶杆推出机构。每个塑件都用多根顶杆顶出，保证强度，推出也很可靠，能够使塑件顺利的脱出。推板导柱、推板导套、推板、推杆固定板、固定螺钉、支承钉等结构。
①推杆
推杆为保证强度，直径选用6mm较粗的顶杆，形状则是圆柱形的，长度根据模具的大小和推出距离来确定。
把材料的选择，优质碳素结构钢钢，淬火的热处理，回火。②复位杆
复位杆为8mm的圆柱形结构。长度根据模具的大小和推出距离来确定。③推板导套
推板衬套钢材料是碳素工具钢，硬化。硬度为HRC45~48。
④推板导柱
材料选择：碳素工具钢T8A 热处理为淬火处理 硬度为HRC52-55 ⑤推板
推板长为231、宽为181、厚分16mm 采用普通碳素结构钢A3。⑥推杆固定板
推杆固定板长、宽、厚与推板的尺寸相同，分别为230、180、15mm 用普通碳素结构钢A3。⑦固定螺钉
注射机的推出机构都很庞大，有很多的元件，推出的机构的零件有：推杆、复位杆、选用M6内六角螺钉，长度大小为20mm，其作用为固定各板 ⑧支承钉
支承钉的工作部分的直径为20mm,高度则为10mm。下面直径为12mm 处理工艺为调质处理 硬度为HB270-290 材料选用45号钢。（5）冷却水道
模具的型腔周围要安装冷却水管，即水冷的方法。使水在其中不断地循环，带走型腔中的热量，维持所需要的模温，防止其模温过高。根据塑件的形状和冷却温度的要求，结合冷却单元可以提供的要求，对冷却水流量的位置设计。根据所用的材料的收缩率，可沿其收缩的方向设置冷却水道，这样可以抑制塑件的收缩，防止其收缩变形。由于塑件是薄壁型的塑件，所以水道需开设在型腔上面，排列方式可采用竖向排列。由于塑件属于浅型的腔件，所以选用型腔冷却水路的话，能更好的对塑件进行冷却。
注塑模的注射时温度对塑料件质量的影响主要有以下几个方面：
①塑件的变形：模具温度稳定，冷却速度均衡，可以很大的程度上减小塑件的变形
②塑件的尺寸精度：保持模具温度的稳定，能减小塑件收缩时的变化情况，提高塑件的尺寸精度
③塑件的力学性能：降低模具的温度，对塑件的力学性能有一定的好处
四 模具的工作原理1.模具的装配图
图4-1
图4-1 如图4-1所示，注塑模具的模架是由定模座板，定模板固定螺栓，定模板，动模板，型芯，定位圈固定螺栓，定模垫板，动模垫块，动模座板，支撑钉，复位杆，推板固定板，推板，拉料杆，导柱，导套，浇口套，定位圈，推杆，推板导套，推板导柱，动模板固定螺栓等部分组成，根据不同的模具，略有差别。
2.模具的工作原理
该注塑模具使用的是侧浇口单分型面的模具，开模时动模、定模合模。当注射过程开始时，熔融的塑料通过浇口流道注入封闭的型腔中，经过注射、保压、冷却等工序后结束。开模时，定模板还有定模座板先分离，与此同时，主流道中的凝料被拉料杆从浇口套中拉出。当拉杆起到限位作用时，主分型面分离，塑件则是被带往动模，而浇注系统中的凝料脱离，拉料杆则自动脱落。
五
注塑机参数的校核
1.注射机有关工艺参数的校核（1）锁模力与注射压力的校核
F＞p（n·A+A1）公式2 注
P--注射时的型腔压力 A--塑件在分型面上的投影面积 A1--浇注系统在分型面上的投影面积 F--注射机额定锁模力
（2）模具厚度与注射机闭合高度
S≥H1+H2+（5—10）公式3 注
S--注射机的最大开模行程 H1--推出的距离 H2--塑件的高度
根据公式1和公式2可以校核注塑机的参数。
总 结
本次的毕业设计的课题是“肥皂盒底座注塑模具的设计”。在完成论文的过程中，通过查阅相关专业的书籍，我对注塑模具的设计有了更深刻了解。经过每一个步骤的设计，也让我的设计原理有了更好的理解，同时也在书中找到了不好相关知识，弥补了我在学校中学到的知识的缺漏，让我更加深刻的理解了注塑模具。
通过这次的毕业设计，也让我懂得了注塑模在成型前的原理与设计过程。我还知道了以下几个注意点：为了提高模具生产的效率，我们就可以使用一模多腔的设计方法，提高生产数量。但这样的话分流道数目就会增加，而浪费材料，所以我们会使用合理的设计方法，来避免浪费现象的出现。还要注意注塑时产生的气泡，它会影响塑件的质量。采用合理的浇口，也会减少不必要的麻烦，还能提高塑件表面的光滑程度，还能提高塑件的外观。
参考文献
1.屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.高等教育出版社.2007.2.梁士红，王银春.UG注塑模具设计综合实训.国防工业出版社.2013.3.李学锋.塑料模设计及制造.北京.机械工业出版社，2009.4.丁闻.塑料成型模具手册.北京: 西安交通大学出版社，1993.5.王佑生等.塑料模具计算机辅助设计.北京：机械工业出版社，1999.6.福井雅彦等.精密塑料模具与成型技术.北京: 模具技术协会.2006
谢 辞
在此时，经历了好几个月的时间，我的毕业设计论文也终于到了最后收尾的阶段，最后还要请毕业设计指导老师帮我做以下最后的检查工作。通过这次毕业设计的机会，让我查找了很多关于模具技术的相关书籍，使我在这段不是很长的时间里，让我的模具设计的水平有了非常大的提高。我十分高兴。从陌生到熟悉，从接触到了解，这是每个人学习时必须经历的东西，我将会不断地充实自己，弥补自己的不足。
还要感谢帮助我的老师，同学还有集体，没有的你们的帮助我是不可能完成这篇论文的，我在这里由衷的表示感谢。
