肥皂盒注塑模设计.doc

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1、 湖北科技职业学院毕业论文 摘 要【内容摘要】本课题主要是针对肥皂盒的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。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肥皂盒注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产肥皂盒塑件产品，以实现自动化提高产量。针对肥皂盒的具体结构，该模具是侧浇口的单分型面注射模具。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

2、词】：复位机构，脱模机构，浇口，1目 录摘 要I第一章 前言11.1 我国模具行业前景11.2 注塑模CAE技术简介4第二章 塑料成型工艺基础72.1 肥皂盒的造型设计72.2 肥皂盒塑料PS的结构与工艺特性72.2.1聚苯乙烯的流动性82.2.2 聚苯乙烯的成型流动收缩性82.2.3聚苯乙烯的工艺特性82.3 注射成型原理及工艺特性9第三章 塑件工艺性分析103.1分析塑件的结构工艺性103.2 工艺性分析103.3注射机的选择10第四章 塑料制件在模具中的位置与浇注系统的设计124.1 型腔数目的确定124.2型腔的分布134.3分型面的选择134.4 普通浇注系统的设计144.4.1 普

3、通浇注系统的组成及设计原则14II4.4.2主流道的设计164.4.3分流道的设计174.4.4 浇口的设计204.4.5 排气系统的设计22第五章 成型零部件的结构设计245.1 凹模的结构设计245.2 型芯结构的设计265.3 成型零部件的工作尺寸的计算275.3.2 型腔和型芯相关尺寸的计算295.3.3 矩形型腔侧壁和底板厚度的确定33第六章 结构零部件的设计346.1 注射模架的选择346.2合模导向机构的设计356.2.1导柱导向机构设计要点：356.2.2导柱的设计366.2.3 导套的结构设计37第七章 推出机构的设计387.1 推出机构设计原则387.2 推出机构的选择38

4、7.3 推出力的计算397.4 推杆的设计407.5推出机构工作原理图41II第八章 加热、冷却系统的设计458.1 冷却回路的尺寸确定458.2 冷却回路的布置46第九章 主要尺寸的校核489.1 模具厚度的校核489.2 开模行程的校核48致 谢50参考文献51II第一章 前言1.1 我国模具行业前景模具，是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60%-80%的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产的工艺水

5、平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力。改革开放以来，我国模具工业发展迅猛。1996至2001年间，我国模具工业的产值年平均增长14%左右。目前，全国共有模具生产厂点1.7万个，从业人员50多万人。2001年全国模具工业总产值达300亿元人民币，我国模具年产值已位居世界第四。我国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具上了一个新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件模具为代表，已能生产部分新型轿车的覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖

6、面，已从电机、电器铁芯片模具，扩展到接插件、电子枪零件、空调器散热片等家电零件模具。在大型塑料模具方面，已能生产48英寸电视的塑壳模具、6.5Kg大容量洗衣机全套塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。但是，我国模具工业无论是在数量还是质量上，与工业发达国家存在着很大的差距，满足不了工业发展的需要，目前国内市场的满足率仅

7、在70%左右。我国大部分模具是企业自产自用，真正作为商品流通的模具仅占1/3。所产模具基本上以中低档为主，一些大型、精密、复杂和长寿命的高档模具，在技术上无法与发达国家相比，生产能力也远远不能满足国民经济发展的需要。近五年来，我国平均每年进口模具8.14亿美元，2001年进口模具11.12亿美元(出口模具仅1.88亿美元)，这还不包括随进口设备和生产线作为附件带来的模具。根据海关统计，近几年进出口相抵，我国已成为世界上最大的模具进口国。我国模具产品的结构很不合理。我国模具产品结构中冲压模具约占50%，塑料模具约占34%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占10%；发达国家对发展塑料模普遍比较重视

8、，塑料模所占比例一般在40%左右；大型、精密、长寿命模具所占比例为50%以上，而我国仅为25%左右；我国主要模具生产能力集中在各主机厂的模具分厂(或车间)内，所产模具商品化率很低，模具自产自销比例高达60%-70%，而国外70%以上是商品模具；即使是专业模具厂，我国也大多数是“大而全”“小而全”，国外则大多是“小而专”“小而精”，生产效率和经济效益俱佳。国内外模具的质量水平不可同日而语，开发能力和经济效益仍有差距。发达国家一个模具职工平均创造产值15万-20万美元，我国只有4万-5万元人民币。国外企业大都有一定利润，而我国模具企业大多是微利甚至亏损。据统计，2001年我国大陆制造工业对模具的市

9、场需求量约为400亿元，今后几年仍将以每年10%以上的速度增长。大型、精密、复杂、长寿命模具需求的增长还将远远超过每年10%的增幅。汽车、摩托车行业的模具需求将占国内模具市场的一半左右。预计到2005年汽车年产量将达320万辆，保有量将达到3000万辆。这将需要各种塑料制件36万吨，而目前的生产能力仅为20多万吨，发展空间十分广阔。家用电器，如彩电、冰箱、洗衣机、空调等，在国内的市场也很大。目前，我国彩电年产量已超过3200万台，电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过了1000万台。“十五”期间家电市场预计年增辐将超过10%，家电行业的发展对模具的需求量将会很大。其他发展较快的行业，如电子、通讯和

10、建筑材料等行业对模具的需求，都将对中国模具工业和技术的发展产生巨大的推动作用。另外，从国际市场来看，目前世界模具市场仍然是供不应求。近几年，世界模具市场总量一直保持在600亿-650亿美元之间。美、日、法、瑞等国每年出口模具约占其本国模具总产值的1/3，我国模具的出口量还不到总产值的5%，我国模具出口可以发展的空间非常广阔。根据国内和国际模具市场的发展状况，有关专家预测，未来我国的模具经过行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精度将越来越高；三是多功能复合模具将进一步发展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大

11、发展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八是压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致的模具市场未来走势的变化。1.2 注塑模CAE技术简介随着计算机技术的发展，对各种塑料成型过程的模拟成为塑料加工业研究的热点，主要是利用高分子物理学、流变学、传热学和计算机图形学等理论，对塑料成型过程进行模拟，研究加工条件的变化规律，预测塑件设计、模具设计和成型条件对塑件结构和性能的影响，从而优化模具设计和成型条件、降低成本、提

12、高生产效率和产品质量。注塑模CAE技术是利用计算机塑料注射成型过程个阶段进行定性和定量的描述，从而在模具制造前发现并改正设计弊端。目前注塑模CAE技术的研究工作主要集中在流动模拟、冷却模拟、以及压实和翘曲等方面。（1）注塑模流动充模过程模拟分析流动充填模拟分析一般包括浇道系统分析和型腔充填分析。浇道系统分析的目的是确定合理的流道尺寸、布置以及最佳的浇口数量、位置和形状；型腔充填分析的主要目的是为了得到合理的型腔形状及最佳的注射压力、注射速率等参数。（2）注塑模冷却系统模拟分析注塑模冷却系统的设计直接影响着注塑模生产效率和塑件质量，冷却系统的冷却效果决定着冷却时间，而模具的冷却时间约占整个注塑循

13、环周期的2/3。一个完善的冷却系统能显著地减少冷却时间，从而提高注塑生产效率。塑件的变形和内部残余热应力常常是由于冷却不均匀而产生的。利用CAE技术进行分析，可获得经济的冷却时间、合理的冷却管道尺寸和布置，使塑件尽可能的均匀冷却。注塑模CAE操作过程，大致上分为三部分：（1） 前处理（2） 建立有限元模型（FEM），将流道、浇口及型腔建成有限元网格。（3） 设定成型树脂、模具材料、注塑机规格及冷却液种类等。（4） 设定成型条件，包括注射压力、注射速度、冷却速度等。1）分析填充分析：可以模拟树脂从注入型腔开始到充满型腔的填充过程。保压分析：可以模拟充入型腔的树脂在保压过程中的状态。冷却分析：可以

14、模拟模具在冷却过程中的温度变化状态。冷却变形分析：根据保压分析取得的树脂收缩及冷却分析取得的模具温度变化状态，分析注塑制品脱模后可能产生的翘曲变形状况。 2）后处理各种分析结果如型腔中树脂在填充过程中的流动前锋、树脂压力分布、模具的温度分布、熔接线位置及气穴位置等均可以用彩色图、x-y图文字或数字方式表示。第二章 塑料成型工艺基础2.1 肥皂盒的造型设计其图形如图21与22所示：图2-1肥皂盒工艺图图22肥皂盒三维图2.2 肥皂盒塑料PS的结构与工艺特性优点是：结构简单，提高肥皂的使用寿命；缺点是:有可能使水流在卧室，不能保证房间的整洁性。在开模时需保证塑件留在型腔上，用推杆顶出。 2.2.1

15、聚苯乙烯的流动性聚苯乙烯是有苯乙烯的单体聚合而成的高聚物，属于无定型塑料，具有良好的透明性、耐热、耐光以及良好的电绝缘性能，加工流动性好。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或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1.04.0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，成型收缩率较低，通常为0.5%0.8%，提高注射压力对降低成型收缩率是有利的，但注

16、射速度不宜过高，否则模腔内的空气难以及时排出，还会使制件表面不光滑，透明度低，冲击强度降下降，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可能采用较低的注射速度。2.2.3聚苯乙烯的工艺特性聚苯乙烯的着色性能优良，能染成各种鲜艳的色彩。聚苯乙烯能耐碱、硫酸、磷酸、10%30%的盐酸、稀醋酸及其他有机酸，但不能耐硝酸及氧化剂的作用，对谁、汽油、植物油及各种盐溶液也有足够的耐蚀能力。它是无色无味无毒的第三大塑料品种。它的吸水性较好，所以加工前不需要干燥处理。2.3 注射成型原理及工艺特性注塑模亦称注射模，其成型原理是将塑料从注塑机的料斗送进加热

17、的料筒中，经过加热熔化呈流动状态后，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，然后开模分型获得成型塑件。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钟到几分钟不等，时间的长短取决于塑件的大小、形状和厚度、模具的结构、注射机的类型及塑料的品种和成型工艺条件等因素。注射成型是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、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件。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

18、射设备价格高，注射模具的结构复杂，生产成本高，生产周期长，不适合于单件小批量的生产，除了热塑性塑料外，一些流动好的热固性塑料也可用注射方法成型，其原因是这种方法生产率高，产品质量稳定。第三章 塑件工艺性分析 3.1分析塑件的结构工艺性该塑件尺寸中等，整体结构较简单，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：成型时间：注射时间：0s3s 模具温度：2060 保压时间：15s40s 喷嘴温度：180190 冷却时间：15s30s 保压压力：3040Mp 总周期：40s90s 注射压力：60100Mp结论：由分析可确定为注射成型的模具3.2 工艺性分析为了满足制品表面

19、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，而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。塑料熔体通过型腔的侧面或推杆的端部注入型腔，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。3.3注射机的选择按照图 1 塑件所示尺寸近似计 塑件体积： V 26cm3塑件质量： M =261.035 g=26.91g选用注射机为国产的注射机XS-ZY-125卧式注塑机。查表注额定注射量为125 cm，注射压力为120MPa，锁模力为90104N，注射方式为螺杆式，喷嘴球半径R为18mm，喷嘴口直径为4mm。顶出形式是两侧设有顶杆，机械顶出。第四章 塑料制件在模具中的

20、位置与浇注系统的设计4.1 型腔数目的确定与单型腔模具相比较，单型腔模具具有塑料制件的形状和尺寸一致性好、成型的工艺条件容易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点。但是，在大批量生产的情况下，多型腔应收更为合适的形式，它可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。型腔数目的确定，应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑。根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n ，即n （4.1）式中 F注射机额定锁模力（N）P型腔内塑料熔体的平均压力（MPa）A1、A2分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm2）大多数小型件常用多

21、型腔注射模，而高精度塑件的型腔数原则上不超过4个，生产中如果交货允许，我们根据上述公式估算，采用一模二腔。4.2型腔的分布在实际的多型腔模具设计与制造中，对于精度要求较高、物理与力学性能要求均衡稳定的塑料制件，应尽量采用平衡式布置的形式。图形如41所示：图414.3分型面的选择由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、嵌件的位置塑件的推出、排气等多种因素的影响、因此在选择分型面时应遵循以下的原则：（1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。（2）分型面的选择应有利于塑件是顺利脱模（3）分型面的选择应保证塑件的精度要求（4）分型面的选择应满足塑件的外观质量要求（5）

22、分型面的选择应便于模具的加工制造（6）分型面的选择应有利于排气除了上述这些基本原则以外，分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上的投影面积的大小以避免接近或超过所选用注射机的最大注射面积而可能产生溢流现象。图形如42所示： 图42分型面示意4.4 普通浇注系统的设计4.4.1 普通浇注系统的组成及设计原则主浇道分浇道浇口流道系统的设计是否适当，直接影响成形品的外观、物性、尺寸精度和成形周期。浇注系统设计原则1）要能保证塑件的质量(避免常见的充填问题 )a)尽量减少停滞现象:停滞现象容易使工件的某些部分过度保压，某些部分保压不足，从而使內应力增加许多。 b)尽量避免出现熔接痕 熔接痕的存在主要会影响

23、外观，使得产品的表面较差；而出现熔接痕的地方強度也会较差。 c)尽量避免过度保压和保压不足过度保压: 当浇注系统设计不良或操作条件不当，会使熔料在型腔中保压时间过长或是承受压力过大就是过度保压。过度保压会使产品密度较大，增加內应力，甚至出现飞边。1)尽量减少流向杂乱流向杂乱会使工件強度较差，表面的纹路也较不美观。2）尽量减小及缩短浇注系统的断面及长度*尽量减少塑料熔体的热量损失与压力损失*减小塑料用量和模具尺寸3）尽可能做到同步填充一模多腔情形下，要让进入每一个型腔的熔料能夠同时到达，而且使每个型腔入口的压力相等。4)有利于型腔中气体的排出5)防止型芯的变形和嵌件的位移6)尽量采用较短的流程充

24、满型腔4.4.2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接触处部分到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和冲模时间有较大的影响，因此必须使熔体的温度降和压力损失最小。设计要点:截面形状、锥度、孔径、长度、球面R、圆角r图形如下43：主图43流道形状及其与注射机喷嘴的关系1顶模板 2浇口套 3注射机喷嘴为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角a为26，小端直径d比注射机喷嘴直径大0.51mm，一般d=2.55mm。由于小端的前面是球面，其深度为35mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并贴合，因此要求主流道球

25、面半径比喷嘴球面半径大12mm。流道的表面粗糙度Ra0.8um。根据选用的 XS-ZY-125 型号注射机的相关尺寸得 喷嘴前端孔径： d0=4mm喷嘴前端球面半径：R0=12mm根据模具主流道与喷嘴的关系R=R0+(12)mm=13mmd=d0+(0.51)mm=5mm锥角为2060，取其值为30，经换算得主流道大端直径为7.6mm。浇口套的选择应根据注射机里的定位孔来选择，它与定位孔是过度配合，查表可知定位孔直径为100mm，所以浇口套的尺寸为100mm。4.4.3分流道的设计流道的截面形状会影响到塑料在浇道中的流动以及流道內部的熔融塑料的体积。此次选用圆形截面。形状图如图44所示：图44

26、流道的截面图1）圆形截面：优点：流道形状效率较高，可达0.25D。缺点：增加制作费用及成本，稍不注意会造成流道交错而影响流动效率。 2）分流道的设计要点制品的体积和壁厚，分流道的截面厚度要大于制品的壁厚。（1） 成型树脂的流动性，对于含有玻璃纤维等流动性较差的树脂, 流道截面要大一些。（2） 流道方向改变的拐角处, 应适当设置冷料穴。（3） 使塑件和浇道在分型面上的投影面积的几何中心与锁模力的中心重合。（4） 保证熔体迅速而均匀地充满型腔（5） 分流道的尺寸尽可能短，容易尽可能小（6） 要便于加工及刀具的选择（7） 每一节流道要比下一节流道大1020（Dd1020）3）分流道的尺寸设计流道的直

27、径过大：不仅浪费材料, 而且冷却时间增长, 成型周期也随之增长, 造成成本上的浪费。流道的直径过小：材料的流动阻力大, 易造成充填不足, 或者必须增加射出压力才能充填。因此流道直径应适合产品的重量或投影面积流道长度宜短, 因为长的流道不但会造成压力损失,不利于生产性,同時也浪费材料；但过短, 产品的残余应力增大, 并且容易产生毛边。流道长度可以按如下经验公式计算: （4.2）D分流道直徑mm W产品质量g L流道長度mm所以分流道的直径选取为8mm，长度一般取在830mm之间，不宜小于8mm，所以分流道长度取15mm。4）分流道的布置流道排列的原则a尽可能使熔融塑料从主流道到各浇口的距离相等。

28、b使型腔压力中心尽可能与注射机的中心重合。流道的布置要平衡，可以说自然平衡，如果自然没法平衡的话需要人工平衡。4.4.3 浇口的设计浇口：连接分流道和型腔的桥梁,是浇注系统中最薄弱最关键的环节。浇口作用：1、熔料经狭小的浇口增速、增温，利于填充型腔。2、注射保压补缩后浇口处首先凝固封闭型腔，减小塑件的变形和破裂。3、狭小浇口便于浇道凝料与塑件分离，修整方便浇口的位置、数量、形状、尺寸等是否适宜直接影响到产品外观、尺寸精度、物理性能和成型效率。浇口过小：易造成充填不足(短射)、收缩凹陷、熔接痕等外观上的缺陷,且成型收缩会增大。浇口过大：浇口周围产生过剩的残余应力,导致产品变形或破裂,且浇口的去除

29、加工困难等。浇口的选用通常要考虑以下几项原则：a尽量缩短流动距离。b浇口应开设在塑件壁厚最大处。c必须尽量减少熔接痕。d应有利于型腔中气体排出。e考虑分子定向影响。f避免产生喷射和蠕动。g浇口处避免弯曲和受冲击载荷。h注意对外观质量的影响。综合塑料使用的浇口类型与选用原则这次设计选用侧浇口。浇口开在型芯一侧，开模时浇口自动切断。4.4.4 冷料穴和拉料杆的设计冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中的料流的前锋冷料，以免这些冷料进入型腔，它还有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，主流道凝料从从定模浇口套中被拉出，最后退出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外

30、。拉料杆的常用形式上Z字形结构，其典型的结构形式如图45所示：图45拉料杆的材料为T8，进行热处理时头部硬度为HRC5055，配合部分粗糙度为Ra0.8um.4.4.5 排气系统的设计排气不良容易引起塑件烧焦，短射、填充不足、脱模不良、阴影、气泡、色差、缩水、流纹、表面凹陷、不熔合等。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，越是远离浇口的部位，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，因为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

31、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，就可以认为模腔内的排气是充分的。适当地开设排气槽；可以大大降低注射压力、注射时间。保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机器的能量消耗。其设计往往主要靠实践经验，通过试模与修模再加以完善，此模我们利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。排气间隙以不产生溢料为限，通常为0.030.05mm。利用配合间隙排气是最常见也是最经济的，更具有实用性。第五章 成型零部件的结构设计模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直

32、接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。5.1 凹模的结构设计凹模也就是所谓的型腔，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，不会使塑

33、件产生拼接线痕迹。但是由于整体式型腔加工困难热处理不方便，所以其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，其结构图如51与52所示：图51凹模的模具设计图52凹模的模具设计三维图凹模的材料选40Cr，凹模热处理硬度达到HRC4050,表面需镀硌和抛光处理，型腔表面的粗糙度为Ra0.20.1um，配合面需要达到0.8um。5.2 型芯结构的设计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

34、时被拔出的可能。其基本结构如图52所示:图53型芯结构设计图54型芯结构设计三维图型芯材料选40Cr，热处理达到表面硬度为HRC4550，型芯表面的粗糙度为0.10.25mm，配合面为0.8mm，型芯表面热处理时需好进行镀铬、与抛光处理。5.3 成型零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，塑件本身精度也难以达到高精度，为了计算简便，规定：&塑件的公差塑件的公差规定按单向极限制，制品外轮廓尺寸公差取负值“”，制品叫做腔尺寸公差取正值“”，若制品上原有公差的标注方法与上不符，则应按以上规

35、定进行转换。而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，即取。5.3.1 计算成型零部件工作尺寸要考虑的因素（1）塑件的收缩率的波动塑件成型后的收缩率的变化与塑料的品种、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：s=(Smax-Smin)Ls （5.1）式中 s塑料收缩率波动误差 Smax塑料的最大收缩率Smin塑料的最小收缩率Ls塑件的基本尺寸（2）模具成型零件的制造误差模具成型零件的制造精度愈低，塑件尺寸精度愈低，一般成型零件工作尺寸制造公差值取塑件公差的1/31/4。（3）模具成型零件的磨损脱模磨损是最主要的因素，磨损程度与塑料的品种和模具的材料及热

36、处理有关，为简化计算，凡与脱模方向垂直的表面不考虑磨损，与脱模方向平行的表面应考虑磨损。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。综上所述塑件在成型过程中产生的尺寸误差应该是上述各种误差的总和，即=z+c+s+j+a （5.2）式中 塑件的成型误差z模具成型零件制造误差c模具成型零件的磨损引起的误差s塑料收缩率波动引起的误差j模具成型零件配合间隙变化误差a模具装配误差5.3.2 型腔和型芯相关尺寸的计算塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平

37、均收缩率计算。*100% PS的收缩率是0.6%0.8%，它的平均收缩率是S=0.7%（1）型腔径向尺寸的计算因为塑件尺寸较小，精度级别高，c可取/6、z可取/3,此时，X取0.75。根据公式 LM= （5.3）基本尺寸/mm 公差值/mm 计算124.74 1.48 LM = =124.584.6 1.2 LM = =84.29（2）型芯径向尺寸的计算根据公式 M= （5.4）基本尺寸/mm 公差值/mm 计算119.26 1.48 m= =79.4 1.2 m= =14.71 0.58 m= = =（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，

38、所以可以不考虑磨损量。根据公式 HM= （5.5）以下x为2/3基本尺寸/mm 公差值/mm 计算 27.35 0.7 H1M=27.07（4）型芯高度的尺寸计算根据公式 ： M= （5.6）基本尺寸/mm 公差值/mm 计算 24.65 0.7 M= =25.29（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标注制造公差后得：Cm=(1+S)Cs （5.7）基本尺寸/mm 公差值/mm 计算15 0.58 Cm=(1+S)Cs =15(1+0.7%) =15.1055.3.3 矩形型腔侧壁和底板厚度的确定由于型腔壁厚计算比较麻烦

39、，所以根据参考文献可以得出，矩形型腔内壁短边长为84mm，所以凹模壁厚范围为1314mm，模套壁厚S2是4045mm，根据自己的设计来看，此次选用凹模厚度是13mm，模套壁厚是40mm。足以满足设计的强度需要。第六章 结构零部件的设计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61：图61模架模型标准中规定，中小模架的周界尺寸范围是560mm900mm，此次选用的模架周界尺寸为560mm900mm。6.2合模导向机构的设计6.2.1导柱导向机构设计要点：1）小型模具一般只设置两根导柱，当其元合模方位要求，采用等径且对称布置的方法，若有合模方位要求时，则应采取等径不对称布置，

40、或不等径对称布置的形式。大中型模具常设置三个或四个导柱，采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。2） 直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具；型带头导套主要应用于复杂模具或大、中型模具的动定模导向中；型带头导套主要应用于推出机构的导向中。3） 导向零件应合理分布在模具的周围或靠近边缘部位；导柱中心到模板边缘的距离一般取导柱固定端的直径的11.5倍；其设置位置可参见标准模架系列。4） 导柱常固定在方便脱模取件的模具部分；但针对某些特殊的要求，如塑件在动模侧依靠推件板脱模，为了对推件板起到导向与支承作用，而在动模侧设置导柱。5） 为了确保合模的分型面良好贴合，导柱与导套在分型面处应设置承屑槽；

41、一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角，6）导柱工作部分的长度应比型芯端面的高度高出68mm，以确保其导向作用。7） 应确保各导柱、导套及导向孔的轴线平行，以及同轴度要求，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。8） 导柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度时可采用H8/f8或H9/f9）；导柱固定部分的配合精度采用H7/k6（或H7/m6）。导套与安装之间一般用H7/m6的过渡配合，再用侧向螺钉防止其被拔出。9） 对于生产批量小、精度要求不高的模具，导柱可直接与模板上加工的导向孔配合。通常导向孔应做志通孔；如果型腔板特厚，导向孔做成盲孔时，则应在盲孔侧壁增设通气孔，或在导柱柱身、导向孔

42、开口端磨出排气槽；导向孔导滑面的长度与表面粗糙度可根据同等规格的导套尺寸来取，长度超出部分应扩径以缩短滑配面。6.2.2导柱的设计长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出 812 cm，以免出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。 形状 导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。 材料 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5055HRC。图62导柱结构6.2.3 导套的结构设计材料 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，一防止导柱或导套拉毛。 形状 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。结构如图63：图63导套的结构图第七章 推出机构的设计7.1 推出机构设计原则1)结构可靠2)推出位置尽量选在塑件内侧,保证塑件外观良好3)保证塑件推出时不变形不损坏4) 脱模力作用位置靠近型芯5)脱模力应作用于塑件刚度及强度最大的部位6)作用力面积尽可能大7)尽量使塑件留于动模一侧塑件留于动模推出机构简单，否则要设计定模推出机构。8)尽量选在垂直壁厚的下方，可以获得较大的顶出力。9)每一副模具的顶杆直径最好是加工成直径相同的，使加工容易。10)圆推杆的顶部不是平面时要防转。11）把塑件推出模具10mm左右；如果脱模斜度较大时可以顶出塑件深