肥皂盒上盖毕业设计

摘要

本课题主要是针对塑料肥皂盒上盖的模具设计，通过对塑件进行工艺分析

和比较，最终设计出一副注射模。该课题从产品结构工艺性，具体模具出发，对模具的浇注系统、模具成型不封的结构、定出系统、冷却系统、注射机的选择及有关参数的校核、都做出详细设计，同时并简单的编制的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是塑料肥皂盒上盖的注塑模具的设计。针对肥皂盒上盖的具体结构，该模具是侧浇口单分型面注射模具。通过模具设计表明该模具能达到盒盖的质量和加工工艺要求。

【关键词】模具设计、注塑模、塑料肥皂盒上盖、加工工艺。

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肥皂盒盖子注塑模具设计

Abstract

This topic mainly aimed at the plastic soap box upper cover die design, through the technology of plastic parts for analysis and comparison, the final design of an injection mold. The subject from the process of product structure, the concrete mold, mold for casting system, mold molding sealing structure, the system, cooling system, the choice of injection machine and related parameters of the check, make detailed design, at the same time and simple preparation process. Through the entire design process that the mold can achieve the required pieces of plastic processing technology. According to the topic design's primary mission is the plastic soap box upper cover injection mold design. The soap box upper cover of concrete structure, the die is the side gate single parting surface of injection mold. Through the mold design show that the mold can achieve the quality and processing requirements.

[ Key words ] mold design, injection molding, plastic soap box upper cover, processing technology.

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肥皂盒盖子注塑模具设计

目录

摘要 ????????????????????????1 Abstract ??????????????????????2 第一章 绪 论????????????????????5

1.1 塑料模具的成型特点与发展趋势??????????5 1.2 注塑模设计的程序 ???????????????6 1.3 注塑成型的基本要求???????????????7

第二章 塑件成型工艺分析 ??????????????9

2.1 肥皂盒造型设计 ????????????????9 2.2 PVC塑料肥皂盒的结构与工艺特性 ?????????9 2.3 注射成型原理与工艺特性?????????????10 2.4 注射成型原理与工艺特性?????????????11

第三章 注射机的选择 ????????????????12

3.1 塑件体积的计算 ????????????????12 3.2 按注射机的最大注射量确定型腔数目????????12 3.3 注射机的选择 ?????????????????12 3.4 注射机有关工艺参数的校核????????????13

第四章 塑件在模具中的位置与浇注系统的设计 ?????15

4.1 分型面的选择 ?????????????????15 4.2 浇注系统的设计 ????????????????16 第五章 成型零件的结构设计 ?????????????20 5.1 凹模的结构设计????????????????20

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5.2 凸模的结构设计 ????????????????20 5.3 成型零部件的尺寸计算 ????????????21 第六章 结构零部件的设计 ?????????????25 6.1 注射模架的选择 ???????????????25 6.2 合膜导向机构的设计??????????????25

第七章 推出机构的设计 ??????????????27

7.1 推出机构的设计原则??????????????27 7.2 推出机构的选择????????????????27 7.3 推出力的计算?????????????????27 7.4 推杆设计???????????????????28 7.5 推出机构工作原理图 ??????????????28

第八章 冷却和排气系统???????????????29

8.1 冷却系统???????????????????29 8.2 排气系统???????????????????29 第九章 模具的装配?????????????????30 9.1 模具的装配顺序 ?????????????????30 9.2 开模过程分析 ??????????????????31

致谢 ????????????????????????32 参考文献 ??????????????????????33

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第一章 绪 论

1.1 塑料模具的成型特点与发展趋势

在工业生产中，模具是使用极为广泛的重要的工艺装备。它是以其特殊形状

通过一定的方式使原材料成型。国民经济的支柱产业如机械、电子、汽车、石油化工和建筑业等都需要大量的模具。

塑料模具的成型特点：

1、可以获得其他加工方法不能或难以加工的形状复杂的零件。

2.零件的互换性好。由于零件的尺寸精度组要由模具保证，所以加工的零件质量稳定，具有“一模一样”的特征。

塑料作为现代四大工业基础材料之一，越来越广泛地在各行各业应用。其中注塑成型在塑料的各种成型工艺中所占的比例也越来越大。随着社会的经济技术不段向前发展，对注塑成型的制品质量和精度要求都有不同程度的提高。塑料制品的造型和精度直接与模具设计和制造有关系，对注塑制品的要求就是对模具的要求。

由于计算技术和数控加工迅速发展，使得CAD/CAM逐渐取代了过去塑料模的设计与制造技术，使传统的设计制造方法及组织生产的模式发生了深刻变化。塑料模CAD/CAM的发展不仅可以提高塑料模质量，减少塑料模的设计与制造工时，缩短塑料模生产周期，加快塑件生产和产品的更新换代，而且更主要的是能满足当前用户对塑料模行业提出的“质量高、交货快、价格低”的要求。

在现代工业生产中，60～90%的工业产品需要使用模具加工技术，模具工业已经成为工业发展的基础。在新产品层出不穷的今天，许多产品的开发和生产都依赖于模具生产。根据国际生产技术协会的预测，21世纪机械制造工业零件粗加工的75％，精加工的50％都需要通过模具来完成，其中汽车、电器、通信、石化、建筑等行业最为突出。近年来,塑料成型模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、精密、长寿命模具在模具总产量中所占比例越来越大。近年来发展起来的计算机辅助设计制造CAD/CAM技术采用计算机程序，进行模具设计、控制数字机床的刀具和工件运动轨迹和加工程序，来完成模具的设计加工过程。

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我国国民经济持续高速发展，自主创新、构建和谐社会的成果不断显现，装备制造业得到高度重视，机械工业发展态势良好，这些都有力地促进了我国模具工业的发展。除了国内良好的市场环境外，对中国模具行业来说，国际磨具市场也加呈现出高速前行的态势。近几年我国国内的模具制造企业以每年10％－15％的速度保持着高增长，在约400亿元的模具工业产值中，企业自产自用模具的企业约占2/3，50％－60％的企业较好地应用模具CAD/CAE/CAM/技术。模具CAD/CAE/CAM技术一直是研究开发、教育培训和推广应用的热点。我国塑料模较过去已经有了长足的进步，但总体水平与国外比尚有较大差距。

1.2 注塑模设计的程序

1.2.1 分析

1）分析塑件情况“任务书”往往给出的是塑件样品或图样，这是我们设 计

模具的主要依据。对之应深入探讨、了解塑件的用途、分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求。如塑件的表面形状、颜色和透明度、使用性能与要求； 塑件的几何结构、斜度、嵌件等；熔接痕、缩孔等成型缺陷出现的可能与允许程度；浇口、顶杆等设置的部位；有无涂装、电镀、钻孔等后加工等。上述情况对塑件均有相应要求。

2） 分析工艺资料了解所用塑料的物理化学性能、成型特性以及工艺参数， 如塑件必须的强度、刚度、弹性；所用塑料的结晶性、流动性、热稳定性；材料密度、粘度特性、收缩率、比热容、热变形温度、成型温度、成型压力、成型周期等，它们均与模具设计有关，要求尽量占有这类资料，并加以认真分析。 3） 搜集国内外先进技术资料先进的技术，往往会给你带来巨大经济效益， 因此，应当及时搜集国内外此类模具设计的先进技术资料，将之消化后移植于你进行的模具设计中。

4） 熟悉工厂情况对于承担模具制造和接受模具使用的厂家情况要做到心中有数。制造厂的设备能力、技术水平、生产条件等要了解情况。对使用厂的成型设备、工人的技术水平等均需了解清楚。特别是对成型设备的选择尤要重视，因模具与成型机是配套使用的，一般是根据成型机来设计模具，这就需要了解模具所配用的成型机的注射量、锁模力、注射力、模具安装尺寸、顶出 方式与距离、喷嘴直径、定位孔尺寸，模具最大和最小厚度、模板行程等，这些数据都将影响

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模具的结构。

1.2.2 总体方案设计

总体方案设计的好坏，对模具技术性的优劣有决定性的影响，设计是否有

创新，主要取决于此阶段的工作。若总体方案有缺陷，即使后来补救，也难以使其根本改观。大致程序如下。

1） 制定方案对于一种塑件的模具，其模具结构可以有多种。此时应广开思路，从各个不同的角度出发，确定几个模具结构方案。

2） 分析比较方案对每个方案的优劣，应全面进行分析比较，一般可以从成型位置、型腔布置、分型面、浇注系统、脱模方式、模温调节、支承与联接等方面来进行具体分析和比较，进行量化数据的权衡。

3） 确定方案从事某个塑件的模具设计，需要最终确定一个设计方案。理想的模具总体方案，应能充分发挥的能力，使模具本身的工作能最大限度地满足塑件的工艺技术要求和生产经济要求等，由此来确定一个切实可行的模具结构方案。 1.2.3 技术设计

总体设计方案一经确定，就不要随便变动，即可进人技术设计阶段，主要包括以下内容。

1） 绘制总装配图总装配图的设计较复杂，不可能一次成功。一般应先画草图，草图设计过程是边设计、边绘图、边修改的过程。不能企望所有的结构尺寸一次就能定准无误。在设计过程中往往需经反复多次修改，使其逐步完善。其基本做法就是将确定的结构方案在图样上具体化。最好用Auto-CAD与Pro-E, 先从型腔开始，由里向外，主视图与俯视图、侧视图同时进行。

在总装草图绘制完毕后，经检查、审核无误后，即可按照制图标准画在正式图纸上。这时，在图样上应标注技术要求和使用说明，包括某些系统的性能要求、装配工艺要求、使用和装拆注意事项等。

2） 绘制零件工作图按照总装图中的结构绘制零件工作图。在零件工作图上必须详细标出零件几何尺寸、尺寸的配合符号和公差值、表面粗糙度、形位要求及公差、热处理要求、表面处理要求、材料种类、零件数量等。零件图的编号应与总装图上的序号一致。

1.3 注塑成型的基本要求

注塑成型的基本要求:(1)干燥处理(2)熔化温度(3)注射压力(4)注射速度

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(1)干燥处理：这种材料在高温下很容易水解，使制品机械强度下降、带色、表面产生斑痕，因此加工前的干燥处理是很重要的，使水分含量控制在0.02%，建议干燥条件为：料层的厚度小于30MM，在120℃的空气中干燥6-8小时，或者150℃的空气中干燥2~4小时；如果用吸湿干燥器干燥，建议条件为150℃，2.5小时。

(2)熔化温度：225-275℃，建议温度：250℃ 。

1)成型温度：PBT有明显的熔点，且在熔点以上，黏度迅速下降，所以成型中以比熔点高5℃作为成型温度的下限。温度太低会出现塑化不佳，缺胶等现象。温度太高容易造成喷嘴流延、溢边、颜色加深、降解，制品机械性能下降。其分解温度为280℃，料筒温度一般选择在240-260℃，以防分解。喷嘴温度低于料筒前段温度5-10℃.

2)模具温度：生产PBT主要是控制温度。温度高对产品机械性能影响极大，尤其是模温，模具温度太高，产品易脆抗冲击性能差易开裂，通常模具温度为40-100℃，以70-90℃为宜。玻璃增强级和阻燃级模具温度可采用65℃，最高模具温度不超过100℃。为提高产品尺寸的稳定性、防止翘曲变形，可以提高模具温度，使塑料在成型中结晶完善。

(3)注射压力：一般为中等程度的注塑压力，为40-100Mpa。

(4)注射速度：PBT的结晶速度相当快，要求高的注射速度，以避免熔体表面冻结，使远离浇口处出现熔接痕或开裂。

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第二章 塑件成型工艺分析

2.1 肥皂盒造型设计

2.1.1肥皂盒零件图

2.1.2 肥皂盒

肥皂盒在我们的生活中非常的普遍，几乎每家都要用到。市场上也有各种各样的肥皂盒，形状各异，有些是把肥皂盒做成水果造型，有些是动植物造型，来吸引顾客的目光，以引发人们的购买欲。此次设计的肥皂盒的结构较简单，但在设计时考虑其应用,还相应的做了些曲面,所以曲面结构较多,计算也就较多.

优点是：结构简单；在上盖的设计中主要要解决以下几个问题：1)、设计浇口时要注意上盖上表面的精度，不能在表面上留有印痕；2)、在设计推出机构时要注意推杆放置的位置，放在下表面，不能影响上表面的表面精度；3)、在开模时需保证塑件留在型腔上，用推杆顶出。设计中，辅以下盖的装配图。

2.2 PVC塑料肥皂盒的结构与工艺特性

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2.2.1聚苯乙烯的流动性

聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，英文名称为Polystyrene。聚苯乙烯无色透明，能自由着色。聚苯乙烯流动性好，加工性能好，易着色，尺寸稳定性好。可用注塑、挤塑、吹塑、发泡、热成型、粘接、涂覆、焊接、机加工、印刷等方法加工成各种制件。特别适用于注塑成型，注塑成型时物料一般可不经过干燥直接使用。但为了提高制品质量，可在55℃~70℃鼓风烘箱内预干燥1~2h。具体加工条件大致为：料筒温度200℃左右，模具温度60~80℃，注塑温度170℃至220℃，注塑压力比为1.6~4.0。成型后的制品应在红外线灯或鼓风烘箱内，于70℃恒温处理2~4h。

聚苯乙烯的流动性好，容易成型，由于聚苯乙烯熔体粘度对剪切速率和温度都比较敏感，所以在注射中，无论是增大注射压力升高机筒温度都会使熔体粘度下降，均可达到改善聚苯乙烯熔体流动性的目的，其中提高机筒温度效果更明显。制品壁厚对流动性也有一定的影响，PS熔体的最大流动长度与壁厚之比为200:1，所以壁厚一般在1.0与4.0之间选取。 2.2.2 聚苯乙烯的成型流动收缩性

PS为非结晶型聚合物，成型收视率较低，通常为0.6%~0.8%，提高注射压力对降低成型收缩率是有利的，但注射速度不宜过高，否则模腔内的空气难以及时排除，还会使制件表面不光滑，透明度低，冲击强度下降，同时较大的剪切力还会导致制品的内应力增加，因此对聚苯乙烯来说在不发生波纹、熔接痕等缺陷的前提下应尽量采用较低的注射速度。 2.2.3工艺性分析

为了满足制件表面光滑的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面上，儿浇口却斜向开设在模具的隐蔽。塑件熔体通过型腔的侧面或推杆的端部注入型腔，因而塑件外表面不收损失，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。

2.3 分析塑件的结构工艺性

该塑件尺寸中等，整体结构比较简单，精度要求相对较低，再结合其材料性能，故选一般精度等级：五级。 塑件工艺参数：

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成型时间：注射时间：0s-3s 模具温度：20-60C 保压时间：15s-40 s 喷嘴温度：180-190C 冷却时间：15s-30s 保压时间：20-40Mp 总周期：40s-90s 注射压力: 60-100 Mp

结论：由此分析可确定为注射成型的模具

2.4 注射成型原理与工艺特性

注射模也称注射模，其成型原理是将塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中，经过加热融化呈流动状态后，在柱塞和螺杆的推动下，熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模腔之中，充满型腔的熔料在受压的情况下，经冷却固化后即可保持模具腔所赋予的形状，然后开模分腔获得成型塑件，这样在操作上完成了一个周期的生产过程。通常，一个成型周期从几秒到几分钟不等，时间的长短取决于塑件的大小、形状和厚度。模具的结构、注射机的类型及塑件的品种和成型工艺等条件。

注射机成型时热塑性材料成型的一种重要方法，它具有成型周期短、能一次成型形状复杂的、尺寸精度、带有金属或非金属嵌件的塑料制品。注射成型的生产率高。易实现生产自动化。注射成型的缺点是所用的注射设备价格高，除了热塑性塑料外，一些流动好的热固性塑料业可以用注射方法成型，其原因是这种方法生产效率高，产品质量稳定。

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第三章 注射机的选择

1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术的

一大突破,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%.成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机种之一. 按照图塑件所示尺寸近视计算

3.1 塑件体积的计算

按照图塑件所示尺寸由UG计算得 塑件体积：V=11.09cm3

塑件质量：根据有关手册查得：p=1.05g/cm

所以，塑件的重量为：M=V×ρ=11.09cm×1.05=11.64g

333.2 按注射机的最大注射量确定型腔数目

根据 n≤（KMp—M1）/K （3-2-1） 得 Mp?(nK?M1)/K (3-2-2) k?注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8;

mp?m1?注射机最大注射量，cm3; 浇注系统凝料量，cm3；

m?单个塑件体积或质量，cm3；

根据塑件的结构及尺寸精度要求,该塑件在注射时采用1模2腔 .

3.3 注射机的选择

根据以上的计算，以及塑件结构及外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有设备等情况，选用注射机为XS-ZY-125型。

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表3-1 国产注射机SZ-160/1000技术参数表

3.4注射机有关工艺参数的校核

3.4.1注射量的校核 0.8M机?M塑件?M浇

式中： M机——注塑机的最大注塑量，g；

M塑件——塑件的体积，g，该零件M塑件＝11.09cm3 M浇——浇注系统体积，g，该零件M浇＝5.77cm3。

3（M塑件?M浇）/0.8?(11.09?5.77)/0.8?21.08cm 故 M机?此处选定的注塑机注塑量为125cm3,所以满足要求。 3.4.2开模行程校核

注射机的开模行程应满足分开模具取出塑件的需要。所选注塑机为XS-ZY-125型，其最大行程与模具厚度无关，故注塑机的开模行程应满足下式

S?H1?H2?（5～10） mm （3-4-1）

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式中 S——注塑机最大开模行程，mm。

H1——推出距离，mm；

H2——包括浇注系统在内的塑件高度，mm； 因为 S＝300mm

H1＋H2＋（5～10）＝85＋25＋10＝120mm 故开模行程满足要求。

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第四章 塑件在模具中的位置与浇注系统的设计

4.1 分型面的选择

图4.1-1 分型面的位置

分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。

4.1.1分型面的形式:

该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。模具上用以取出制品和（或）浇注系统凝料的，可分离的接触表面称之为分型面。分型面的选择不紧关系到塑件的正常成型和脱模具,而且涉及模具结构与制造成本.在制品设计阶段，就应考虑成形时分型面的形状和位置，否则无法用模具成形。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对制品质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。

4.1.2分型面的设计原则

由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析。

选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则： 1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处 2.确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模 3.保证塑件的精度

4.满足塑件的外观质量要求 5.便于模具制造加工

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6.注意对在型面积的影响 7.对排气效果 8.对侧抽芯的影响

在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。

4.2 浇注系统的设计

4.2.1浇注系统的设计原则

型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。

（1） 型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。

（2） 系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，

太大则塑料耗费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。

（3） 对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及

角落，及分流道尽可能平衡布置。

（4） 满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。 （5） 浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇

口的残痕不应影响塑件的外观。

4.2.2主流道的设计

主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到分流道为止塑料熔体流动通道。

根据选用的型号注射机的相关尺寸得 喷嘴前端孔径：d0=4.0mm； 喷嘴前端球面半径：R0=10mm；

R?R0??1?2?mm 根据模具主流道与喷嘴的关系

d?d0??0.5?1?mm

取主流道球面半径：R=11mm； 取主流道小端直径：d=4.5mm

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为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，起斜度为

2?6?，此处选用2°，经换算得主流道大端直径为6.67MM。

图4.2.1 主流道示意图

4.2.3分流道的设计

分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐如表4-1所示。

表4-1流道断面尺寸推荐值

分流道断面直塑料名称 分流道断面直径mm 径 mm

ABS，AS 4.8-9.5 聚苯乙烯 3.5-10 聚乙烯 1.6-9.5 软聚氯乙 3.5-10 尼龙类 1.6-9.5 烯 6.5-16 聚甲醛 3.5-10 硬聚氯乙 6.5-8.0 丙烯酸 8-10 烯 3.5-8.0 抗冲击丙烯 8-12.5 聚氨酯 6.5-10 酸 5-10 热塑性聚 6.5-10

醋酸纤维素 5-10 酯 2.4-10 聚丙烯 8-10 聚苯醚 6.5-13 异质同晶体 聚砜

离子聚合物

聚苯硫醚 分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压

塑料名称

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力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为4mm。

分流道选用圆形截面：直径D=4mm

流道表面粗糙度 Ra?1.6?m 4.2.4浇口的设计

根据浇口的位置选择要求，尽量缩短流动距离，避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷，浇口应开设在塑件壁厚处等要求。采用扇形浇口可以保持产品外观精度。本设计采用边缘浇口，边缘浇口（又名为标准浇口、侧浇口） 该浇口相对于分流道来说断面尺寸较小，属于小浇口的一种。边缘浇口一般开在分型面上，具有矩形或近矩形的断面形状，其优点是浇口便于机械加工，易保证加工精度，而且试模时浇口的尺寸容易修整，适用于各种塑料品种，其最大特点是可以分别调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。

该模具采用侧浇口，其有以下特性:

①形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证； ②试模时如发现不当，容易及时修改； ③能相对独立地控制填充速度及封闭时间； ④对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。 4.2.5冷料穴的设计

冷料穴是浇注系统的结构组成之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体充填的速度，有影响成型塑件的质量，另外还便于在该处设置主流道拉料杆的功能。注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流道凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。

冷料穴位于主流道的正对面的动模板上，其作用是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品质量。冷料穴分两种，一种专门用于收集、储存冷料，另一种除储存冷料外还兼有拉出流道凝料作用，此处应用后者。

在分流道的末端，冷料穴的长度通常为流道直径的1.5～2倍，该模具属于中小型模具，故冷料穴长度取流道直径的1.6倍，即8.0mm。

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在主流道对面采用冷料井底部带推料杆的冷料井，推杆为带Z型头拉料钩，其侧凹可以将主流道凝料钩住，分模时即可将凝料从主流道中拉出。拉料杆的根部固定在推出板上，在推出制件时，冷料也一同被推出，取产品时向拉料钩的侧向稍许移动，即可脱钩将制件连同浇注系统凝料一道取下。

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第五章 成型零件的结构设计

5.1 凹模的结构设计

图5.1.1凹模

凹模就是所谓的型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同可分为整体式和组合式。

整体式凹模：其特点是牢固，不易变形，不会产生使塑件产生拼接痕迹。但是由于整体式型腔加工困难热处理不方便，所以常用于形状简单的中、小型模具上。

根据此次设计的要求与加工特点来看选用整体式凹模，其结构如图:

凹模的材料选40Cr，凹模热处理硬度达到HRC40~50，表面需镀铬和抛光处理，型腔表面的粗糙度为Ra0.2~0.1um,配合面需要达到0.8um.

5.2 型芯结构设计

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图5.2.1凸模

主型芯的结构形式也分整体式和组合式，由于肥皂盒的结构比较简单所以选用

整体式结构，加工方便，简化了结构。小型芯常单独制造，再嵌入模板中，最简单的是用过盈配合直接从模板上面压入，但是要在型芯下部铆接，主要是为了防止配合不紧密被拔出的可能。其结构如图：型芯材料选用40Cr热处理达到便面硬度为HRC45~50, 型芯表面的粗糙度为0.1~0.25mm，配合面为0.8mm，型芯表面热处理时需要好进行镀铬、与抛光处理。

5.3 成型部件的工作尺寸的计算

所谓成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接构成成型型腔腔体的部位的

尺寸，其直接对应塑件的形状与尺寸。鉴于影响塑件尺寸精度的因素多且复杂，塑件本身精度也难达到高精度，为了计算简单，规定：&塑件的公差

塑件的公差规定按单向极限限制，制品外轮廓尺寸公差取负值“—Δ”，制品叫做腔尺寸公差取正值“+Δ”，若制品上原有公差的标注方法与上不符，则应按以上规定进行装换。而制品孔中心距尺寸公差按对此分布原则计算，即取±Δ/2。

5.3.1计算成型零部件工作尺寸要考虑的因素 (1) 塑件的收缩率波动

塑件成型后的收缩率的变化与塑件的品种、塑件的形状、尺寸、壁厚、成型工艺条件、模具的结构等因素有关，塑料收缩率波动误差为:δs=(Smax-Smin)Ls

式中 δs—塑件收缩率波动误差 Smax—塑件的最大收缩率

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Smin—塑件的最小收缩率 （2）模具的成型零件的制造误差

模具成型零件的制造精度越低，塑件尺寸精度越低，一般成型零件工作尺寸制造公差值取塑件公差的1/3～1/4. (3) 模具成型零件的磨损

脱模磨损时最主要的因素，磨损程度与塑料的品种和模具的材料及热处理有关，为简化计算，凡与脱模方向相垂直的表面不考虑磨损，与脱模方向的表面应考虑磨损。对于中小型塑料件，最大磨损量可取塑件公差的1/6，对于大型塑件应取塑件公差的1/6以上。 （4） 模具安装配合误差

模具成型零件装配误差以及在成型过程中成型零件配合间隙的变化，都会引起塑件尺寸的变化。

总是所述塑件在成型过程中产生的尺寸误差应该是上述各误差的总和，即： δ =δz+δc+δs+δj+δa

式中δ为塑件的成型误差 δz为模具成型零件的制造误差 δc模具成型零件的磨损引起的误差 δs为塑件收缩率引起的误差 δj为模具成型配合间隙引起的误差 δa 为模具装配误差。 5.3.2 型腔和型芯相关的计算

塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收视率计算。S=(Smax+Smin)/2 参考文献PS的收缩率是0.3%～0.8%，他的平均收缩率是S=0.55%

（1）型腔径向尺寸的计算

因为塑件尺寸较小，精度级别高，δc可取Δ/6，δz可取Δ/3，X取0.75。根据公式

Lm?[Ls(1?s)?3?4]?0??z

计算得 长为

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Lm?[Ls(1?s)?3???z

4]?0

?0.49?[120(1?0.700)?3?1.48/4]0?119.73?0.490

宽为

3??Lm??LS(1?S)???4?0???Z3????70(1?0.70)??1.2?0 4??0?0.49?69.59?0.49

（2） 型芯径向尺寸的计算 根据公式

计算得 长为

L?[lS(1?S)?3?4]??Z0

L?[lS(1?S)?3?4]??Z0

0?[118(1?0.700)?3?1.48/4]?0.49?117.680?0.49

宽为

L?[lS(1?S)?3?4]??Z0

0

?[68(1?0.700)?3?1.2/4]?0.49?67.580?0.49

（3）型腔深度的尺寸计算

在计算型腔深度和型芯高度尺寸时，由于型腔的底面或型芯的端面磨损很

小，所以可以不考虑磨损量。

Hm2????Hs(1?S)???3??0???Z根据公式 计算得

Hm 以下X为2/3

2????Hs(1?S)???3??0???Z

?0.23?[20(1?0.700)?2?0.7/3]0?19.68?0.230

（4）型芯高度的尺寸计算

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2????Hs(1?S)???3???z?0Hm根据公式：

计算

??Hm??Hs(1?S)???3???z?20

?0.23?[19(1?0.700)?2?0.7/3]0?18.67?0.230

（5）中心距的尺寸计算

塑件上的中心距基本尺寸Cs和模具上的中心距的基本尺寸Cm均为平均尺寸 Cm?(1?S)Cs 标准公差后得 计算得

Cm?(1?S)Cs?Cm?(1?S)Cs??z2

?z2

?20(1?0.700)?0.29?0.29 ?20.14?0.29?0.29

5.3.3 矩形型腔侧壁和底板厚度的确定

注塑模具型腔为整体式矩形凹模，依据强度条件进行凹模侧壁和底板厚度

的计算[11]。

1）凹模的侧壁厚度计算： 由于

hl?20120?0.17?0.4，

1150S?1.73h(6Pp)2?1.73?20?(300)2?13.84mm （5-5）

h——型腔深度（mm）；

l——矩形凹模型腔长边长度（mm）；

S——凹模侧壁厚度（mm）； P——模具型腔内最大的熔体压力；

?P——模具强度计算的许用应力（Mpa）。

2）凹模底板厚度

T?0.71b(??)?0.71?70?(p1250300)?19.8812mm （5-6）

T——凹模底板厚度（mm）； B——凹模的短边长度（mm）。

根据标准模板，为了使型腔选料、加工方便，降低制造难度，凹模侧壁厚度

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取为约25mm，凹模底板厚度取为40mm。

第六章 注塑模结构件的设计

6.1 注射模架的选择

模架是设计、制造塑料注射模的基础部件，如图6.1.1所示：

图6.1.1模架模型

标准中规定，中小模架的周界尺寸范围是大于560mm×900mm，此次选用的

模架周界尺寸为560mm×900mm。

6.2 合模导向机构的设计

6.2.1 导柱导向机构设计要点

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导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定模一边均可，通常导柱设在主型腔周围。

导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定侧压力。 定位作用：

为避免装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。

塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机的精度限制，使导柱工作中承受一不定的导向作用。

动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯先进入型腔，产生干涉而坏零件。由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力，导致导柱容易折断。对型芯和型腔改进后，其的配合可以进行定位。 6.2.2导柱的设计

导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出8—12 cm，以免出现导柱末

导正方向而型芯先进入型腔的情况。导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢（经表面渗碳淬火处理），硬度为50—55HRC。

图6.2.1 导柱

6.2.3 导套的结构设计

导套材料用与导柱相同的材料制造导套，其硬度应略低与导柱硬度，这样可

以减轻磨损防止导柱或导套拉毛。为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔作成通孔，以利于排出孔内的空气.

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图6.2.2导套

第七章 推出机构的设计

7.1 推出机构的设计原则

1、因为塑料收缩是抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模。因为塑

件的壁厚的关系我们可以利用推板。

2、顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强筋，壁厚等处。作用面积尽可能大一些，以防止塑件变形和损坏。

3、为了保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。将顶杆设计在塑件的内部型腔。

4、若顶出部位需设在塑件使用或装配的基准面上时，对不影响塑件尺寸和使用，一般顶杆与塑件接触处凹进塑件0.1mm；否则塑件会出现凸起，影响基面的平整。

由于闹钟后盖为薄壁圆筒形塑件，用顶管、推板脱模机构和。为了缩短顶杆与型芯配合长度以减少磨擦，可以将顶管配合孔的后半段直径减少，一般减少3——5mm.这是最常用的一种脱模机构，这些顶杆一般只起顶出作用。有时根据塑件的需要，顶杆还可以参加塑件的成型，这时可以将顶杆做成与塑件某一部分相同形状或作为型芯。顶杆多用T8AV、T10A材料，头部淬火硬度达50HRC以上，表面

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粗糙度取Ra值小于0.8微米，和顶杆孔呈H8/f8配合。

7.2 推出机构的选择

采用推杆推出，推杆截面为圆形。推杆的位置选择在脱模阻力最大的地方，

塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳和不变形，根据推杆本事的刚度和强度要求，采用四根推杆推出，推杆装入模具后，起起端面还应与型腔底面平齐或高出型腔0.05～0.1mm。

7.3 推出力的计算

对于一般塑件和通孔壳形塑件，按下式计算，并确定其脱模力（Q）：

Q?Lhp?fcos??sin?? (8-1)

式中：

L--型芯或凸模被包紧部分的断面周长（cm）; h--被包紧部分的深度（cm）;

p--由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力； f--磨擦系数； ?--脱模斜度； L=312.20MM H=9.04MM

Q=312.20MMx9.04MMx10MPA(0.1xCOS0.5-SIN0.5) =282.22(N)

7.4 推杆的设计

7.4.1 推杆的直径

公式:d?(68???L?Qh?π?E3）

14其中:

d为圆形推杆直径mm; ?为推杆长度系数约为0.7; L为推杆长度。n推杆数量; E推杆材料的弹性模量; Q总脱模力;

通过计算d约为3.4mm 此设计d取5mm。 7.4.2 推杆的强度计算

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推杆压力校核，根据公式

??4Qn??d2??s式中σs取320N/mm2 。

通过计算σ大约为170N/mm2 所以满足使用要求。推杆硬度为50～65HRC。

7.5 推出机构工作原理图

图7.5.1推出机构工作原理图

1-推板 2-推杆固定板 3-垫块 4-推杆 5-型芯 6-型腔

第八章 冷却和排气系统

8.1 冷却系统

根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可知，

冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则。根据书上的经验值取4根，冷却水口口径为6mm. 另外，具冷却系统的过程中，还应同时遵循：

1、 浇口处加强冷却；

2、 冷却水孔到型腔表面的距离相等；

3、 冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大； 4、 冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位，以防漏水。 5、 进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设

在注塑机的背面。

6、 冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。

而且在冷却系统内，各相连接处应保持密封，防止冷却水外泄。

8.2 排气系统

排气槽的作用主要有两点。一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。越是薄壁制品，越是阔别浇口的部位，

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排气槽的开设就显得尤为重要。另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设，由于它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的各种缺陷，减少模具污染等。那么，模腔的排气怎样才算充分呢？一般来说，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上却未留下焦斑，就可以以为模腔内的排气是充分的。

当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能被顺利排出，塑料会由于填充不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑料焦化。特别是对大型塑件、容器类和精密塑件，排气槽将对它们的品质带来很大的影响，对于在高速成行中排气槽的作用更为重要。我们的塑件并不是很大，而且不属于深型腔类零件，因此本方案设计在分型面之间、推杆预模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值取0.04㎜。

第九章 模具的装配 9.1 模具的装配顺序

（1）确定装配基准；

（2）装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净； （3）调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边。

（4）在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查；

（5）组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象； （6）组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连接螺钉，装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中；

（7）试模：试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面。 ① 模具预热

模具预热的方法，采用外部加热法，将铸铝加热板安装在模具外部，从外部

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向内进行加热，这种方法加热快，但损耗量大。

② 筒和喷嘴的加热

根据工艺手册中推荐的工艺参数将料筒和喷嘴加热，与模具同时进行。

③ 工艺参数的选择和调整

根据工艺手册中推荐的工艺参数初选温度，压力，时间参数，调整工艺参数时按压力，时间，温度这样的先后顺序变动。

④ 注塑

在料筒中的塑料和模具达到预热温度时，就可以进行试注塑，观察注塑塑件的质量缺陷，分析导致缺陷的原因，调整工艺参数和其他技术参数，直至达到最佳状态。

（8）模具的维护

模具在使。那么优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用，只须更换个别已损坏的零件，不会导致用过程中，会出现正常的磨损或不正常的磨损。不正常的损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻底报废。

最后检查各种配件、附件待零件，保证模具装备齐全，另外在装配过程中应严防零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。装配滚动轴承允许采用机油进行热装，油的温度不得超过1000C。

9.2 开模过程分析

注塑机推动推杆垫板兼顶管垫板使动定模分开，在导柱导向的情况下，动定模顺利分型，同时拉料杆拉断浇口，使塑件在推板和顶管的作用下顺利脱出。闭合时，同样在导柱和导套的导向作用下通过顶柱使顶杆先于型腔复位。以免顶杆碰到型腔，损坏模具。

9.1 注塑模具装配图

9.2注塑模具爆炸图

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1-导套 2-上底座 3-推板固定板 4-推板 5-下固定座 6-凸模 7-推杆 8-冷却孔 9-拉料杆 10-冷料穴 11-喷嘴 12-凹模 13-上固定座 14-导柱 15-下底座

致谢

经过一个多月的不懈努力我终于完成了这次设计。在这里首先感谢

我的指导老师李润娟老师在这一个多月时间里对我辛勤的辅导让能够顺利完成这次设计。其次，我要感谢所有老师在大学三年里对我教育，让我能为这次设计打下了坚实的基础。最后我还要感谢同学们我的帮助让能顺利完成这次设计。在这次设计中，我学会了很多知识，也感受了老师们的无私奉献。我也意识到了我在学习中的许多的不足和缺点，我会在以后的生活中慢慢改正。最后我再次衷心的感谢教育过和指导过我的各位老师，感谢给予我帮助的朋友们，谨献上我最真诚祝福。

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肥皂盒盖子注塑模具设计

[1] 曲华昌 2001

[2] 魏康明 [3] 张建中 [4] 王纪安 2004.12

[5] 李云程 [6] 张维合

参考文献

塑料成型工艺与模具设计 北京： 高等教育出版社 机械制造技术基础 重庆：重庆大学出版社 2004.8 机械设计基础 北京：高等教育出版社 2007.8

工程材料与材料成形工艺（第二版） 北京：高等教育出版社模具制造工艺学（第2版） 北京：机械工业出版社 2008 注塑模具设计实用教程 北京：化学工业出版社 2007.9

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/oy3o.html