肥皂盒上盖注射模具设计与制造.docx
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肥皂盒上盖注射模具设计与制造
模具的设计与制造
姓名：
学号：
班级：
模具0913
专业：
数字模具设计与制造
指导老师：
提交日期：
2013年11月16日
摘要
近年来，我国塑料模具发展迅速。
目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%，在模具进出口中的比重高达50～70%。
随着中国机械、汽车、家电、电子信息和建筑建材等国民经济支柱产业的快速发展，这一比例还将持续提高。
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，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.这样即保证了肥皂的利用率，又保证了房间的清洁。
掌握模具设计和制造技能是模具专业毕业生的必备素质。
本次实训的任务是肥皂盒塑料模具的设计与制造，主要进行和工作如下：
1、对肥皂盒的塑料工艺进行了分析，确定了注射工艺方案，进行了相关的设计计算。
2、制定了模具的总体设计方案，对主要零件进行设计，并绘制了模具总装图和零件图。
3、制定了工作零件的加工工艺。
4、讨论了模具的装配工艺。
并对模具进行了安装，试模，注射产品样件。
第一章绪论4
1.1实训意义4
1.2题目来源5
第二章注射模工艺设计6
2.1注射模工艺分析6
2.2注射工艺方案的确定7
2.2.1模腔数量的确定7
2.2.2选择分型面7
2.2.3型腔的布置方案的确定8
2.2.4浇注系统的确定9
2.2.5脱模方式的确定11
2.2.6凹、凸模的确定11
2.2.7排气形式的确定11
第三章模具设计12
3.1
决定注射模的主要尺寸12
3.1.1型腔尺寸的计算12
3.1.2型芯尺寸的计算13
3．2标准模架的选用14
3.2.1其它零部件的选择15
3.3模具总装图15
第四章模具制造17
4.1型腔嵌件加工17
4.2零件加工17
4.3加工完成零件图18
第五章模具装配试模21
5.1注射模的装配顺序22
5.2试模24
第六章总结30
第七章参考文献……………………………………………………………………………..30
第一章绪论
1.1实训意义
我国塑料模具工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大的发展，模具水平有了较大的提高。
在大型模具方面能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、615kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；注塑成型作为塑料加工中重要的成型方法之一，以发展和运用得相当成熟，且应用的相当普遍。
图1-1为一些典型的注射产品，我国已经成为世界制业的中心。
图1-1典型注射模产品
但随着塑料制品应用的日益广泛和塑料成型工艺的飞速发展，人们对塑料制品在精度、形状、功能和成本等方面提出了更高的要求。
近几年来，塑料成型战线上的科技工作者，对如何扩大注射成型的应用范围、缩短成型周期、减少成型缺陷、提高成型质量、降低生产成本等方面进行了深刻探讨、研究与实践，取得了可喜的成绩，因而在传统的注塑成型的基础上，又发展了一些新的注塑成型工艺，如气体辅助注射，多点进料注射，层状注射，熔芯注射，抵押注射等，以满足不同领域的要求。
掌握模具设计与制造技能是模具专业毕业生的必备素质。
对提高我国整体制造水平有重要意义。
1.2题目来源
这次实训的题目来源于生活的真实产品，由学校指导老师确定。
肥皂盒是日常生活中很广泛使用的产品。
设计生产我们熟悉的产品的模具能大大提高我们的兴趣，同时产品难易适合，这样既能确保学生在实训规定的时间内完成，又能应用到多个知识点，锻炼我们多方面的能力。
第二章注射模工艺设计
塑件如图2-1所示，材料为PVC，厚度为1.3mm，制造精度为IT14,形状简单，大批量生产。
图2-1
2.1注射模工艺分析
根据制件的材料、厚度、形状及尺寸，在进行模具设计时应注意以下几点：
（1）确定注射模的模腔数量、分型面、浇口等零部件的选择；
（2）优先选用标准模架及相关标准件；
（3）以保证质量和制件生产效率为前提条件，兼顾模具的制造工艺性及制造成本，充分考虑模具的使用寿命；
（4）以保证质量和制件生产效率为前提条件，兼顾模具的制造工艺性及制造成本，充分考虑模具的使用寿命；
（5）保证模具使用时的安全，确保模具修理、维护的方便；
2.2注射工艺方案的确定
2.2.1模腔数量的确定
根据该零件的要求，确定最大注射量、锁模力、产品的精度要求、经济性，决定采用一模两腔的模具。
2.2.2选择分型面
分型面如下图：
以模具结构简单，分型容易且不影响塑件的外观和使用为原则，我们决定采用单分型面。
分型面选在塑件外形最大轮廓处，有利于塑件顺利脱模，保证了塑件的尺寸精度和表面质量，同时有利于模具的加工和排气。
2.2.3型腔的布置方案的确定
如图所示，型腔在模具分型面上以平衡式布置，从主流道到各型腔浇口分流道长度、截面形状与尺寸均相同，可实现各型腔均匀进料和同时充满型腔的目的从而使成型的塑件内在质量均一稳定，力学性能一致。
图2-2
2.2.4浇注系统的确定
普通浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴等四部分组成。
住分流道外形如下图
（1）主流道设计主流道垂直于分型面，设计在模具的浇口套中，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，锥角а为2°~6°，流道的表面粗糙度Rα≤0.8um。
浇口套采用碳素工具钢T8A材料制造，热处理淬火硬度53~57HRC。
浇口套的形式采用浇口套与定位圈设计成整体式的形式，用螺钉固定在定模座板上。
（2）分流道设计分流道的截面形式采用梯形，可以减小热量散失和压力损耗，分流道长度取10m，采用平衡式布置，表面粗糙度Ra取1.6um。
这可增加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。
（3）浇口的设计交口形式采用侧浇口，开设在分型面上，塑料熔体从内侧充填模具型腔，其截面形式为矩形，由于浇口截面小，去除浇口较容易，且不留明显痕迹。
深度t=1mm，b=4mm,l=2mm,l′=1.5mm。
（4）冷料穴的设计冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料进入型腔，既影响熔体填充的速度，又影响成型塑件的质量。
2.2.5脱模方式的确定
由于开模后，塑件留在动模一侧，内腔顶面是曲面，不能采用推杆和推管推出机构，所以采用推件板推出机构，推杆推在推件板上，推件板将塑件从型芯上推出，推出后推件板底面与动模分开一段距离，清理较为方便，且有利于排气。
这种注射模，在动模部分一定要设置导柱，用于对推件板的支承与导向。
2.2.6凹、凸模的确定
凹、凸模采用整体嵌入式结构各单个型腔采用单独加工的方法加工制成，然后采用H7/m6过度配合压入模板中，并用螺钉固定。
这种结构加工效率高，装拆方便，容易保证形状和尺寸精度。
2.2.7排气形式的确定
该模具可以利用固定型芯的端部与模板的配合进行排气，，其配合间隙为0.04um。
第三章模具设计
根据确定的工艺方案和零件的形状特点、精度要求、所选设备的主要技术参数、模具制造条件以及安全生产等选定其注射模的类型及结构形式。
3.1
决定注射模的主要尺寸
3.1.1型腔尺寸的计算
凹模部分采用整体嵌入式，单个型腔采用铣削加工。
查表可知，PVC的收缩率为1%，其径向尺
行腔深度
具体结构可参见。
3.1.2型芯尺寸的计算
凸模部分也采用整体嵌入式，单个型芯也是用铣削加工。
使加工更加简单其径向尺寸为
型芯高度为
具体结构可参见图3-2所示。
图3-2
3．2标准模架的选用
根据设计计算出的型芯盒型腔的尺寸确定选择的模架尺寸为的厚度为60mm，推件板的厚度为15mm，凸模固定板的厚度为40mm，垫块的厚度为65mm，推板的厚度为15mm，推杆固定板的厚度为15mm，动模座板的厚度为25mm。
闭合高度H=30+28+7=65mm。
3.2.1其它零部件的选择
导柱d×l为￠26×110mm；螺钉为M6、M12、M8；浇口套的尺寸为￠55mm，长10mm主流道衬套为￠18mm,长度为82mm，小端直径为5mm，锥角为3°。
印字嵌件的尺寸为22mm×44mm，刻字为“手脑并用，学做合一”，字体为黑体，字高7mm。
3.3模具总装图
通过以上设计，可得到如图所示的模具总装图。
模具支承零部件主要由定模座板、动模座板、垫块组成；成型部分由型芯嵌件、型腔嵌件组成；浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴组成；推出机构由推件板、复位杆、推杆固定板、推板、主流道拉杆组成；
图3-3
第四章模具制造
4.1型腔嵌件加工
型腔嵌件的材料为P20，硬度淬火回火50～55HRC，它的加工过程如表4-1所示
序号
工序号
工序内容
1
备料
锻件200mm*150mm*45mm
2
粗铣
粗铣至191mm*121mm*40.5mm
3
磨
磨光两大平面，厚度达40.3mm
4
钳
①划线②钻孔③铰孔④攻丝
5
热处理
淬火回火，使硬度达50～55HRC
6
平面磨
磨光两大平面，厚度达40mm
7
型腔开粗
数控铣开粗型腔
8
磨
1研磨洞口内壁侧面达0.8μm②配推件块到要求
9
精铣
加工中心精铣型腔内壁
10
平面磨
磨凹模上平面厚度达要求
11
钳
总装配
图4-1划线图4-2钻孔
4.2零件加工
图4-3图4-4
4.3加工完成零件图
图4-5凹模固定板图4-6凸模固定板
图4-8凸模
相应的工程图如下
凸模固定板
凹模固定板
第五章模具装配试模
模具的装配和试模如图5-1所示
图5-1
在模具装配之前，要认真研究模具图纸，根据其结构特点和技术条件，制定合理的装配方案，并对提交的零件进行检查，除了必须符合设计图纸要求外，还应满足装配工序对各类零件提出的要求，检查无误方可按规定步骤进行装配。
装配过程中，要合理选择检测方法及测量工具。
注射模装配工艺要点是：
（1）选择装配基准件。
（2）组件装配。
组件装配是指模具在总装前，将两个以上的零件按照规定的技术要求连接成一个组件的装配工作。
（3）总体装配。
总装是将零件和组件结合成一副完整的模具过程。
在总装前，应选好装配的基准件和安排好上、下模的装配顺序。
（4）调整凸、凹模间隙。
在装配模具时，必须严格控制及调整凸、凹模间隙的均匀性。
（5）检验、调试。
模具装配完毕后。
必须保证装配精度，满足规定的各项技术要求，并要按照模具验收技术条件，检验模具各部分的功能。
5.1注射模的装配顺序
1）按图复检各模具零件。
2）动模固定板组件安装
将动模镶件5和4个导柱2压入动模固定板11中，压入过程中需不断校验垂直度。
压入后将台阶面与动模板一起磨平。
3）型芯固定板组件安装
将型芯19、22插入型芯固定板16中，用垫铁支承在平面磨床上将台阶面磨平。
4）定模固定板组件安装
将定模镶件7和4个导套1压入定模固定板10中，压入过程中需不断校验垂直度。
压入后将台阶面与定模板一起磨平。
5）定模座板组件安装
将浇口套6压入定模座板9中，压入过程中需不断校验垂直度。
压入后盖上定位圈8，用3个M6×12螺钉紧固。
反面与定模座板一起磨平。
6）推管固定板组件安装
将拉料杆4、复位杆23、推管20、21插入推管固定板中，用垫铁支承在平面磨床上将台阶面磨平。
将推板导套25压入推管固定板14和推板15中，压入过程中需不断校验垂直度。
压入后用4个M8×16螺钉轻轻带上。
将推板导柱3压入支承板中，压入过程中需不断校验垂直度。
7）定模部分组装
将定模座板组件和定模板组件用平行夹夹紧，保证浇口套上的主流道与定模镶件上的主流道重合不错位，用4个M12×25螺钉紧固。
特别注意浇口套上的主流道与定模镶件上的主流道不得错位。
否则需重新松开螺钉调整或修整主流道。
组装好后可用2~4个销钉将定模座板和定模板定位。
8）动模部分组装
a）将动模固定板组件和支承板12用平行夹夹紧。
保证支承板上的过孔与动模固定板上的孔系重合不错位。
b）在推管固定板14和支承板12之间垫入块规，利用推板导柱3、导套25导向装入推管固定板组件，将4个M8×16螺钉拧紧，再装入型芯固定板组件。
c）将动模固定板组件和支承板12、垫块及动模座板17用侧基准找正，并对准相对应孔位，用平行夹夹紧。
d）检查复位杆上顶面与分型面的关系，测量推管至分型面的尺寸是否符合装配图3-1的要求，必要时应修配复位杆和推管，也可对垫块厚度和推板厚度进行修配。
e）检测合格后，用4个M12×125螺钉将动模座板17、垫块13、支承板12和动模固定板11紧固。
用4个M8×16螺钉将型芯固定板紧固在动模座板上。
注意保证推管推出机构运动灵活无卡滞现象。
9）合拢定模和动模。
10）装配完成后试模、送检入库。
5.2试模
新模具注塑成型之前或机台更换其他模具生产时，试模是必不可少的部分。
试模结果结果的好坏将直接影响工厂的后续生产是否顺畅。
因此在试模过程中必须遵循合理的操作步骤和记录试模过程中有用的技术参数，以利于产品的批量生产。
试模前的注意事项
1.了解模具的有关资料：
2.先在工作台上检查其机械配合动作：
要注意有否刮伤，缺件及松动等现象，模向滑板动作是否确实，水道及气管接头有无泄漏，模具之开程若有限制的话也应在模上标明。
以上动作若能在挂模前做到的话，就可避免在挂模时发现问题，再去拆卸模具所发生的工时浪费。
3.当确定模具各部动作得宜后，就要选择适合的试模射出机，在选择时应注意：
（a）注塑机台的最大射出量是多少
（b）拉杆内距是否放的下模具
（c）活动模板最大的移动行程是否符合要求
（d）其他相关试模用工具及配件是否准备齐全
一切都确认没有问题后则下一步骤就是吊挂模具，吊挂时应注意在锁上所有夹模板及开模之前吊钓不要取下，以免夹模板松动或断裂以致模具掉落。
模具装妥后应再仔细检查模具各部份的机械动作，如滑板、顶针、退牙结构及限制开关等之动作是否确实。
并注意射料嘴与进料口是否对准。
下一步则是注意合模动作，此时应将关模压力调低，在手动及低速的合模动作中注意看及听是否有任可不顺畅动作及异声等现象。
吊装模具过程其实比较简单，需要仔细的地方主要是模具浇口与射嘴的校中心比较困难，通常可以采用试纸的方式调校中心。
4.提高模具温度：
依据成品所用原料之性能及模具之大小选用适当的模温控制机将模具之温度提高至生产时所须的温度。
等模温提高之后须再次检视各部份的动作，因为钢材因热膨胀之后可能会引起卡模现象，因此须注意各部的滑动，以免有拉伤及颤动的产生。
5.若工厂内没有推行实验计划法则，我们建议在调整试模条件时一次只能调整一个条件，以便区分单一条件变动对成品之影响。
6.依原料不同，对所采用的原枓做适度的烘烤。
7.试模与将来量产尽可能采用同样的原料。
8.勿完全以次料试模，如有颜色需求，可一并安排试色。
9.内应力等问题经常影响二次加工，应于试模后待成品稳定后即加以二次加工模具在慢速合上之后，要调好关模压力，并动作几次，查看有无合模压力不均等现象，以免成品产生毛边及模具变形。
以上步骤都检查过后再将关模速度及关模压力调低，且将安全扣杆及顶出行程定好，再调上正常关模及关模速度。
如果涉及最大行程的限制开关时，应把开模行程调整稍短，而在此开模最大行程之前切掉高速开模动作。
此乃因在装模期间整个开模行程之中，高速动作行程比低速者较长之故。
在塑料机上机械式顶出杆也必须调在全速开模动作之后作用，以免顶针板或剥离板受力而变形。
在作第一模射出前请再查对以下各项：
（a）加料行程有否过长或不足。
（b）压力是否太高或太低。
（c）充模速度有否太快或太慢。
（d）加工周期是否太长或太短。
以防止成品短射、断裂、变形、毛边甚至伤及模具。
若加工周期太短，顶针将顶穿成品或剥环挤伤成品。
这类情况可能会使你花费两三个小时才能取出成品。
若加工周期太长，则模蕊的细弱部位可能因胶料缩紧而断掉。
当然您不可能预料试模过程所可能发生的一切问题，但事先做的充份考虑及时的措施必可帮助您避免严重并昂贵的损失。
试模的主要步骤
为了避免量产时无谓的浪费时间及困扰，的确有必要付出耐心来调整及控制各种加工条件，并找出最好的温度及压力条件，且制订标准的试模程序，并可资利用于建立日常工作方法。
1.查看料筒内的塑料料是否正确无误，及有否依规定烘烤，（试模与生产若用不同的原料很可能得出不同的结果）。
2.料管的清理务求彻底，以防劣解胶料或杂料射入模内，因为劣解胶料及杂料可能会将模具卡死。
检查料管的温度及模具的温度是否适合于加工之原料。
3.调整压力及射出量以求生产出外观令人满意的成品，但是不可跑毛边尤其是还有某些模穴成品尚未完全凝固时，在调整各种控制条件之前应思考一下，因为充模率稍微变动，可能会引起甚大的充模变化。
4.要耐心的等到机器及模具的条件稳定下来，即是中型机器可能也要等30分钟以上。
可利用这段时间来查看成品可能发生的问题。
5.螺杆前进的时间不可短于闸口塑料凝固的时间，否则成品重量会降低而损及成品之性能。
且当模具被加热时螺杆前进时间亦需酌予加长以便压实成品。
6.合理调整减低总加工周期。
7.把新调出的条件至少运转30分钟以至稳定，然后至少连续生产一打全模样品，在其盛具上标明日期、数量，并按模穴分别放置，以便测试其确实运转之稳定性及导出合理的控制公差。
（对多穴模具尤有价值）。
8.将连续的样品测量并记录其重要尺寸（应等样品冷却至室温时再量）。
9.把每模样品量得的尺寸作个比较，应注意：
（a）制品尺寸是否稳定。
（b）是否某些尺寸有增加或降低的趋势而显示机器加工条件仍在变化，如不良的温度控制或油压控制。
（c）尺寸之变动是否在公差范围之内。
10.如果成品尺寸不甚变动而加工之条件亦正常，则需观察是否每一模穴之成品其质量都可被接受，其尺寸都能在容许公差之内。
把量出连续或大或小于平均值的模穴号记下，以便检查模具之尺寸是否正确。
记录试模过程中所得到的参数
记录且分析数据以做为修改模具及生产条件之需要，且为未来量产时之参考依据。
1.使加工运转时间长些，以稳定熔胶温度及液压油温度。
2.按所有成品尺寸的过大或过小以调整机器条件，若缩水率太大及成品显得射料不足，也可资参考以增加闸口尺寸。
3.各模穴尺寸的过大或过小予以修正之，若模穴与门口尺寸尚属正确，那么就应试改机器条件，如充模速率，模具温度及各部压力等，并检视某些模穴是否充模较慢。
4.依各模穴成品之配合情形或模蕊移位，予以各别修正，也许可再试调充模率及模具温度，以便改善其均匀度
5.检查及修改射出机之故障，如油泵、油阀、温度控制器等等的不良都会引起加工条件之变动，即使再完善的模具也不能在维护不良的机器发挥良好工作效率。
在检讨所有的记录数值之后，保留一套样品以便校对比较已修正之后的样品是否改善。
妥善保存所有在试模过程中样品检验的记录，包括加工周期各种压力、熔胶及模具温度、料管温度、射出动作时间、螺杆加料时期等，简言之，应保存所有将来有助于能藉以顺利建立相同加工条件之数据，以便获得合乎质量标准的产品。
目前工厂试模时往往忽略模具温度，而在短时试模及将来量产时模具温度最不易掌握，而不正确的模温足以影响样品之尺寸、光度、缩水、流纹及欠料等现象，若不用模温控制器予以当握将来量产时就可能出现困难.
第六章总结
通过这四个星期以来的毕业设计工作，不仅是对我几年来学习的总结和回顾，同时也让我深深体会到自身存在的许多不足之处，这也是今后在社会上学习的一种动力，我将会不断地学习，不断的充实自己。
至此，感谢学校，感谢老师们在这三年里对我的谆谆教导，让我充实的度过了这几年的大学生活，你们的教诲将是我最宝贵的财富。
最后，感谢我的实训指导老师匡老师和何老师对我们实训设计的悉心指导和耐心帮助。
我们学到了很多，不仅课本上的，更多得是实际的动手操作，在此真挚的感谢。
第七章参考文献
[1]屈华昌主编.《塑料成型工艺与模具设计》.北京:
高等教育出版社,2001
[2]李澄,吴天生,闻百桥主编.《机械制图》.北京:
高等教育出版社,1997
[3]《塑料模设计手册》编写组主编.《塑料模设计手册》（第二版）.北京:
机械工业出版社,2002
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