【毕业设计】塑料肥皂盒的注射模具设计-精品

【毕业设计】塑料肥皂盒的注射模具设计-精品（共3篇）

【毕业设计】塑料肥皂盒的注射模具设计-精品 篇1

课程设计指导书

一、题目：

塑料肥皂盒 材料：PVC

二、明确设计任务，收集有关资料：

1、了解设计的任务、内容、要求和步骤，制定设计工作进度计划

2、将UG零件图转化为CAD平面图，并标好尺寸

3、查阅、收集有关的设计参考资料

4、了解所设计零件的用途、结构、性能，在整个产品中装配关系、技术要求、生产批量

5、塑胶厂车间的设备资料

6、模具制造技能和设备条件及可采用的模具标准情况

三、工艺性分析

分析塑胶件的工艺性包括技术和经济两方面，在技术方面，根据产品图纸，只要分析塑胶件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、精度要求、表面质量和材料性能等因素，是否符合模塑工艺要求；在经济方面，主要根据塑胶件的生产批量分析产品成本，阐明采用注射生产可取得的经济效益。

1、塑胶件的形状和尺寸：

塑胶件的形状和尺寸不同，对模塑工艺要求也不同。

2、塑胶件的尺寸精度和外观要求：

塑胶件的尺寸精度和外观要求与模塑工艺方法、模具结构型式及制造精度等有关。

3、生产批量

生产批量的大小，直接影响模具的结构型式，一般大批量生产时，可选用一模多腔来提高生产率；小批量生产时，可采用单型腔模具等进行生产来降低模具的制造费用。

4、其它方面

在对塑胶件进行工艺分析时，除了考虑上诉因素外，还应分析塑胶件的厚度、塑料成型性能及模塑生产常见的制品缺陷问题对模塑工艺的影响。

四、确定成型方案及模具型式：

根据对塑胶零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，确定所需的，模塑成型方案，制品的后加工、分型面的选择、型腔的数目和排列、成型零件的结构、浇注系统等。

五、工艺计算和设计

1、注射量计算：涉及到选择注射机的规格型号，一般应先进行计算。对于形状复杂不规则的制品，可以利用UG的“分析/质量属性”来计算质量。或者采用估算估计塑料的用量，及保证足够的塑料用量为原则。

2、浇注系统设计计算：这是设计注射模的第一步，只有完成注系统的设计后才能估算型腔压力、注射时间、校核锁模力，从而进一步校核所选择的注射机是否符合要求。浇注系统设计计算包括浇道布置、主流道和分流道断面尺寸计算、浇注系统压力降计算和型腔压力校核。

3、成型零件工作尺寸计算：主要有凹模和型芯径向尺寸高度尺寸，其最大值直接关系到模具尺寸大小，而工作尺寸的精度则直接影响到制品精度。为计算方便，凡孔类尺寸均及其最小尺寸作为公称尺寸，凡轴类尺寸均及最大尺寸作为公称尺寸；进行工作尺寸计算时应考虑塑料的收缩率和模具寿命等因素。

4、模具冷却与加热系统计算：冷却系统计算包括冷却时间和冷却参数计算。冷却参数包括冷却面积、冷却水空长度和孔数的计算及冷却水流动状态的校核和冷却水入口与出口处温差的校核。模具加热工艺计算主要是加热功率计算。

5、注射压力、锁模力和安装尺寸校核：模具初步设计完成后，还需校核所选择的注射机注射压力和锁模力能否满足塑料成型要求，校核模具外形尺寸可否方便安装，行程是否满足模塑成型及取件要求。

六、进行模具结构设计：

1、确定凹模尺寸：先计算凹模厚度，再根据厚度确定凹模周界尺寸，在确定凹模周界尺寸时要注意：第一，浇注系统的布置，特别是对于一模多腔的塑料模应仔细考虑模腔位置和浇道布置；第二，要考虑凹模上螺孔的布置位置；第三，主流道中心与模板的几何中心应重合；第四，凹模外形尺寸尽量按国家标准选取。

2、选择模架并确定其他模具零件的主要参数；在确定模架结构形式和定模、动模板的尺寸后，可根据定模、动模板的尺寸，从《塑料模国家标准》GB/T12555-1990和GB/T12556-1990中确定模架规格。待模架规格确定后即可确定主要塑模零件的规格参数。再查阅有关零件图表，就可以画装配图了。

七、画装配图

一般先画上主视图，再画侧视图和其他视图。由于注射机大多为卧式的，故注射模也常按安装位置画成卧式，画主视图最好从分型面开始向左右两个方向画比较方便。

1、主视图：绘制模具工作位置的剖面图

2、侧视图：一般情况下绘制定模部分视图

3、俯视图、局部剖视图等

4、列出零件明细表，注明材质和数量，凡标准件须注明规格

5、技术要求及说明，包括所选注射机设备型号，所选用的标准模架型号，模具闭合高度，模具间隙及其它要求。

八、绘制各非标准零件图

零件图上应注明全部尺寸、公差与配合、行位公差、表面粗糙度、所用材料、热处理方法及其它要求

九、编写技术文件

1、编写注射成型工艺卡片：根据塑料的成型特点，查阅有关资料，确定合理的注射成型工艺参数，并作成工艺卡片。

2、编写加工工艺过程卡片：选取两个重要模具成型零件，确定加工工艺路线，并作成加工工艺过程卡片

3、编写设计说明书

目

录

第 一 部分

产品的说明

第 二 部分

塑件分析

第 三 部分

注射机的型号和规格选择及校核

第 四 部分

型腔的数目决定及排布

第 五 部分

分型面的选择

第 六 部分

浇注系统的设计

第 七 部分

成型零件的工作尺寸计算及结构形式

第 八 部分

导柱导向机构的设置

第 九 部分

推出机构的设计

第 十 部分

温度调节系统的设置

第十一部分

模具的动作过程

第 一 部分

产品的说明

肥皂盒是日常用品，几乎家家户户都有，商店里出售的肥皂盒也是各式各样，丰富多彩，有很特别的设计以赢得消费者的喜爱。此次设计的是肥皂盒底座，结构比较简单，但考虑的是其实用性。为了防止香皂遇水软化，将底座设计成了中间凸起的曲面，并在底座水平放置面处开了漏水孔。为了防止使用香皂后手滑，特别将肥皂盒侧面设计成了内凹的曲面。此次产品是在UG 6.0的辅助下完成的。产品图如下：

图一

零件实体图

第 二 部分

塑件的分析

PVC塑料

化学名称：聚氯乙烯

比重:1.38克/立方厘米 成型收缩率:0.6-1.5% 产品需要预热到70~90度，预热时间为4~6小时 成型温度：230~330℃成型特性：

1.无定形料,吸湿性小

2、流动性差，极易分解，特别在高温下与钢、铜金属接触更易分解，分解温度为200°C.分解时有腐蚀及刺激性气体

3、成型温度范围小，必须严格控制料温

4、用螺杆式注射机及直通喷嘴，孔径易大，以防死角滞料，滞料必须及时处理清除

5、模具浇注系统应粗短，浇口截面宜大，不得有死角滞料，模具应冷却，其表面应镀铬

第 三 部分

注射模是安装在注射机上的，规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，从模具设计角度考虑，好查阅注射机生产厂家提供的有关“注射机使用说明书”上标明的技术规范，因为即使同一规格的注射机，生产厂家不同，其技术规格也略有差异。

1、注射机的选用

选用注射机时，通常是以某塑件注射量的注射机型号，40~130秒

,但为了提高流动性，防止发生气泡则宜先干燥。

注射机的型号和规格选择及校核因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术同时选定合适的注射机型号。需要了解注射机的主要技术规范。（或模具）实际需要的注射量初选某一公称 成型时间为

在设计模具时，最。

然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行

程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。

以实际注射量初选某一公称注射量的注射机型号；为了保证正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量，即：

V实V公

式子中，V实—实际塑件（包括浇注系统凝料）的总体积（cm3）。由UG分析/体测量，可得塑料盒的体积为19.60cm3，考虑到设计为2腔，加上浇注系统的冷凝料，选择XS—ZY—为500KN，最大注射面积为180mm。喷嘴圆弧半径为

2、注射压力的校核该项工作是校核所选注射机的公称压力射压力P0，其值一般为

3、锁模力的校核锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力，体充填模腔时，力必须大于该胀型力，即：F锁—注射机的额定锁模力（P分—模具型腔内塑料熔体平均压力（倍，通常取20A分—塑料和浇注系统在分型面上的投影面积之和（由UG分析∴ F而锁模力为

4、开模行程与推出机构的校核开模行程是指从模具中取出塑料所需要的最小开合距离，查阅塑料模设计手册的国产注射机技术规范及特性，60.其最大理论注射容量为130cm2.模具高度在12mm，喷嘴孔直径为

70～150MPa，通常要求

会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。

F锁  F胀 = A N）；

40MPa。我们这里选P型可得投影面积为70cm锁  F胀 = A 分 ×= 80×200500KN，大于480KN

可以60cm3，注射压力为122MPa，锁模力200~300mm，最大开模行程4mm。

P能否满足塑件所成型时需要的注P> P0。我们这里选70MPa。

当高压的塑料熔为此，注射机的额定锁模分 × P型

MPa）；一般为注射压力的0.3～0.65。

mm2）

2，浇注系统的投影面积不超过10cm2

型

30=4.8×105（N），符合要求。

用H表示，它必须～=30MPa/面测量，P×

小于注射机移动模板的最大行程S。由于注射机的锁模机构不同，开模行程可按以下两种情况进行校核：一种是开模行程与模具厚度无关；二种是开模行程与模具厚度有关。我们这里选用的是开模行程与模具厚度无关，且是单分型面注射模具。

1、当开模行程与模具厚度无关时

这种情况主要是指锁模机构为液压-机械联合作用的注射机，其模板行程是由连杆机构的做大冲程决定的，而与模厚度是无关的。此情况又两种类型： ⑴ 对单分型面注射模，所需开模行程H为：

S  H = H1 + H2 +（5～10）mm 式中，H1—塑件推出距离（也可以作为凸模高度）（mm）； H2—包括浇注系统在内的塑高度（mm）； S —注射机移动板最大行程（mm）； H —所需要开模行程（mm）。而我们这里通过资料可得出（结构见图六）：

H = 15 + 95 + 8 = 118（mm）。

⑵ 对双分型面注射模，所需开模行程为：

S机  H = H1 + H2 + a +（5～10）mm 式中，a—中间板与定模的分开距离（mm）。

2、推出机构的校核

各种型号注射机的推出装置和最大推出距离各不同，设计模具时，推出机构应与注射机相适应，具体可查资料。

第 四 部分

分型面的选择

分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜，我们在这里选用与合模方向倾斜。

1、分型面的形式：

分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关，我们常见的形式有如下五种：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲线分型面。

2、分型面的选择原则：

a）、便于塑件脱模：

Ⅰ、在开模时尽量使塑件留在动模内

Ⅱ、应有利于侧面分型和抽芯

Ⅲ、应合理安排塑件在型腔中的方位； b）、考虑和保证塑件的外观不遭损坏

c）、尽力保证塑件尺寸的精度要求（如同心度等）d）、有利于排气

e）、尽量使模具加工方便

3、我们这里选择曲线分型面

图二

分型面

第 五 部分 型腔数目的决定及排布

1、型腔数目的确定：

为了使模具与注射机的生产能力的匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件体精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有四种：a）、根据经济性能确定型腔数目； b）、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目； c）、根据注射机的最大注射量确定型腔数目； d）、根据制品精度确定型腔数目。我们这里选用a），其计算过程如下：

我们设型腔数目为n，制品总件数为N，每一个型腔所需的模具费用为与型腔无关的模具费用为C０，每小时注射制品成型的加工费用为成型周期为t（min），则：

模具费用为XMnC1C0（元），注塑成型费用为XsN(yt60)（元），总成型加工费用为XXMXS，即

XN(yt60n)nC1为使总的成型加工费用最少，即令

dxd＝０，则有nN(yt60)(1n2)C1所以n＝Nyt60C。1对于高精度制品，由于型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀，数目不超过４个，塑料件的精度为6级左右，以及模具制造成本、产效率的综合考虑，型腔数目初定为2腔，排布形式为矩形的平衡布局布局参见零件布局图）。

C0 ：

0 C1，y（元／h），制造难度和生（详细的

故通常推荐型腔

图三

型腔布局图

第 六 部分

浇注系统的设计

1、浇注系统的组成

图四

浇注系统的组成

所谓注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。其作用是使塑件熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。因此，浇注系统十分重要。而浇注系统一般可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两类。我们在这里选用普通浇注系统，它一般是由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成，如图四所示：

2、浇注系统各部件设计

A、主流道设计：

主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，其主要设计点为：

⑴ 主流道圆锥角α=2o～6o，对流动性差的塑件可取3 o～6o，内壁粗糙度为Ra0.63μm。

⑵主流道大端呈圆角，半径r=1～3mm，以减小料流转向过渡时的阻力。⑶在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm，过长则会影响熔体的顺利充型。⑷对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，定模座板采用H7/m6过渡配合，与定位圈的配合采用⑸主流道衬套一般选用B、冷料穴的设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径。冷料穴的形式有三种：一种是与推杆匹配的冷料穴；二种是与拉料杆匹配的冷料穴；种是无拉料杆的冷料穴。出杆匹配的倒锥形冷料穴，其结构如图五：— 定位圈3 — 推 C、分流道的设计分流道就是主流道与浇口之间的通道，的作用。多型腔模具必定设计分流道，要设置分流道。

①分流道的截面形状：通常分流道的断面形状有圆形、矩形、梯形、然后配合固定在模板上。T8、T10制造，热处理强度为三

—

— 单型腔大型腔塑件在使用多个点浇口时也

但在大多数情况下是主流道衬套与H9h9间隙配合。

52～56HRC。

图五 冷料穴

起分流和转向U形和

我们这里选用与推

冷料穴杆 动模板

一般开设在分型面上，六角形等。为了减少流道内的压力损失和传热损失，提高效率，我们这里就选用圆形分流道，如图六。因为圆形截面

分流道的效率是分流道中效率最高的，固选它。

②分流道的尺寸：因为各种塑料的流动性有差异，图六 圆形流道 所以可以根据塑料 的品种来粗略地估计分流道的直径，常用塑料的分流道直径推荐值如下表一。

但对于壁厚小于道直径：

式中，m道直径（mm）。对于黏度较大的塑料，可按上式算得的系数。我们这里取D`=1.2D=1.2×0.265 ③分流道的布置：分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道的布置形式分平衡式与非平衡式两类，这里我们选用的是平衡式的布置方法。④分流道与浇口的连接：渡，有利于塑料熔体的流动及充填。D、浇口的设计：浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。浇口的理想尺寸很难用理论公式计算，通常根据经验确定，取其下限，为分流道截面积的表面粗糙度Ra不低于浇口的结构形式很多，口、环形浇口、及薄片式浇口。而我们这里选用的是点浇口。简图如图七

3mm，质量在200g以下的塑料，可用此经验公式确定其流g）；L—分流道长度（m=60*1.05=63g，L=50mm。固分流道尺寸为√63×450=8（mm）。所以S=Л分流道与浇口的连接处应加工成斜面，然后在试模过程中逐步加以修正。～9%，截面形状常为矩形或圆形，浇口长度为0.4μm。

按照浇口的形状可以分为点浇口、mm）；D—分流 D值再乘以1.2~1.25的1.2D，即8*8/22×1.22=72.4（mm2）

并用圆弧过 一般浇口的截面积0.5～2mm，扇形浇口、盘形浇—流经分流道的塑料量（××3%

图七 点浇口

浇口的截面一般只取分流道截面积的3％～S=5％×浇口位置的选择直接影响到制品的质量问题，①浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置。②浇口应设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩。③浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除。④浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位。⑤对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式，⑥浇口应设在不影响制品外观的部位。

⑦不要在制品承受弯曲载荷或冲击的部位设置浇口。

第 七 部分 成型零件的工作尺寸计算

凹模又称阴模，它是成型塑件外轮廓的零件。mm

29％，浇口的长度约为0.5mm～2mm，现在可算出我们需要的浇口面积s=3.9。

所以我们在开设浇口时应注意以下几点：

以避免型芯受冲击变形。

一、凹模的结构形式：根据需要有以下几种结构形式：

整体式凹模、组合式凹模、拼块组合式凹模，我们的产品属于小型制件，从各方面分析我们

可选用组合式凹模——整体嵌入式凹模。

整体嵌入式凹模：于小件一模多腔式模具，一般是将每个型腔单独加工后压入定模中。这种结构的凹模形状、尺寸一致性好，更换方便。凹模的外形通常是用带台阶的圆柱形，由台阶定位，以H7座板将其固定。其结构如图六所示：

m6过渡配合嵌入定模板，然后用定模板

二、凸模的结构设计

1、凸模的结构形式：

凸模（即型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通常可非为整体式和组合式两种类型。我们根据凹模的结构形式选择组合式凸模——整体装配式凸模，它是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成，如下图所示：

图八

型芯图

2、凹模的形状

图九

型腔图

三、成型零件的工作尺寸计算

现设制品的名义尺寸LS是最大尺寸，其公差按规定为负值“-Δ”； 凹模的名义尺寸LM是最小尺寸，其公差按规定为正值“+δZ”现由公式可得：

LM[LS(1S)0.5]Z0

式中，“Δ”前的系数（此处为0.5）可随制品的精度和尺寸变化，一般在0.5～0.75之间，ABS的收缩率S为0.005.制品偏差大则取小值，偏差小则取大值。Δ值由塑料模设计手册《公差数值表》可查基本尺寸为120mm时，其Δ值为0.68，基本尺寸为70mm时，其Δ值为0.52,基本尺寸为15mm时Δ为0.24.（这里塑料件的精度取5级）

固可由以上公式算出其尺寸：

A、型腔尺寸计算：

DM1[LS1(1S)0.5]Z0

+0.14=[120（1+0.005）-0.5*0.68]+0.2*0.68= 120.26

（mm）

DM2[LS2(1S)0.5]Z

0 = [70(1+0.005)-0.5*0.52]DM3[LZS3(1S)0.5] 0=[15(1+0.005)-0.5*0.24]=15.0+0.04(mm)

、型芯尺寸的计算

设塑件内型腔尺寸为ls，公差为正值“lM2mm。因此相应的尺寸上减去116mm的为dM1[dS11S0.5]0

Z=[116(1+0.005)+0.5*0.68]-0.14mm dM2[dS11S0.5]0

Z=[66(1+0.005)+0.5*0.52]=66.6-0.10mm

+0.2*0.52=70.1

4+0.2*0.24

[lS1S0.68，+0.10

mm

+Δ”，制造公差为负值“0.5]0

Z4mm或者2mm。的为0.52，13mm的为0.24.B-δZ”，经过与上面凹模径向尺寸相似推理，可得：

由于我们塑料件的厚度为Δ值的取值分别为。基本尺寸为66mm-0.2*0.68 =116.92-0.2*0.52

dM3[dS11S0.5]0Z

=[13(1+0.005)+0.5*0.24]-0.2*0.24 =13.185-0.04mm C、型腔壁厚和底板厚度计算

在注射成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底板的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力时，型腔将导致塑性变形，甚至开裂。与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算，尤其是对大型塑件。但我们这里的塑件较小，故不需要对型腔壁厚和底板厚度进行计算，大致得体即可。

第 八 部分 导柱导向机构的设计

为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。导向机构的作用是导向、定位以及承受一定的侧向压力。

导向机构的形式主要有导柱导向和锥面定位两种，我们这里选取导柱导向机构，其结构如图十：

我们在设计此机构的同时还应注意以下几点：

⑴、导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。

⑵、导柱的长度应比型芯（凸模）端

面的高度高出6～8mm（图十），以免型 图十 导向机构

芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。⑶、导柱和导套应有足够的耐磨度和强度。

⑷、为了使导柱能顺利地进入导套、导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应该倒角。

⑸、导柱的设置应根据需要而决定装配方式。

⑹、一般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分配合按H7/k6，导套外径的配合按H7/k6。

⑺、一般应在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。

⑻、导柱的直径应根据模具大小而决定，可

参考准模架数据选取。

第 九 部分 脱模机构的设计

1、何为脱模机构

在注射成型的每一循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具中这种出塑件的机构称为脱模机构。

2、脱模机构的分类及选用

脱模机构的分类分多，我们采用的是混合分类中的一种：推杆一次脱模机构，因为此机构是最简单、最为常用的一种，具有制造简单、更换方便、推出效果好等优点，在生产实践中比较实用和直观。所谓一次脱模就是指在脱模过程中，推杆就需要一次动作，就能完成塑件脱模的机构。它通常包括推杆脱模机构、推管脱模机构、脱模板脱模机构、推块脱模机构、多元联合脱模机构和气动脱模机构等。

3、脱模机构的设计原则

设计脱模机构时，应遵循以下原则：

（1）结构可靠：机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度。（2）保证塑件不变形、不损坏。（3）保证塑件外观良好。

（4）尽量使塑件留在动模一边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。

4、推杆的结构形式及形状

因制品的几何形状及型腔结构等的不同，所用推杆的截面形状也不尽相同，常用推杆的截面形状为圆形。推杆又可分为普通推杆与成型推杆两种，选用普通推杆。其结构形式见图十一。

5、推杆的固定方式（图十二）

图十一 推杆

第 十 部分 温度调节系统的设计

我们这里

图十二 推杆固定

1、冷却系统设计

塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。

一般注射模内的塑料熔体温度为200℃左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60℃以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。对于熔融黏度低、流动性比较好的塑料，如聚丙烯、有机玻璃等等，当塑件是小型薄壁时，如我们的塑件，则模具可简单进行冷却或者可利用自然冷却不设冷却系统；当塑件是大型的制品时，则需要对模具进行人工冷却，以

2、冷却时间的确定

在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑件时止的这一段时间。这一时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定的强度和刚度为准，这段冷却时间一般约占整个注射生产周期的80%。因为我们所需要的塑件比较薄，固用此公式：

s24TsTmt2ln[] TeTm

式中，a — 塑料热扩散系数（m2/s）； S — 制品壁厚（mm）； 现我们根据已知条件知道PP的TS=260℃，TM=60℃，TE=100℃，而塑件的厚度为2mm：

22426060ln[] ∴ t24100602.410 =4.5s

3、冷却系统设计原则

①、尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡

②、冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀。③、尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等。④、浇口处加强冷却。

⑤、应降低进水与出水的温差。⑥、合理选择冷却水道的形式。⑦、合理确定冷却水管接头位置。

⑧、冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象。

⑨、冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。

4、冷却系统的结构形式

根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。其基本形式有六种，我们这里选用的是简单流道式。

简单流道式即通过在模具上直接打孔，并通过以冷却水而进行冷却，是生产中最常用的一种形式。其结构如图十三：

图 十三

冷却系统

5、冷却系统的计算

由塑料成型工艺及模具设计查阅可得，ABS的单位质量成型时放出的热量为

300KJ~400KJ/Kg。放出热量为60*1.05/1000*350KJ=22.05KJ 其中，1/3的热量被凹模带走，2/3由型芯带去。

第 十一 部分 模具动作过程

随着动模部分的开模，拉料杆5将塑件及冷凝料从型芯板10上拉出，顶杆7将塑料件和冷凝料从型腔板12中顶出。随着动模机构后移，将塑料件完全顶出。合模时，在导柱23和导套1的作用下将完全合模，进入下一次浇注。

【毕业设计】塑料肥皂盒的注射模具设计-精品 篇2

一、“塑料注射模具设计”教学现状分析

我校目前主要采用的是基于项目的教学方法, 所选用的项目是“门吸盒模具设计”和“仪器壳模具设计”。前者作为课程的主要讲授内容, 后者作为实践环节, 用以巩固和提高学生的学习成果。这种教学方法符合职业教育教学大纲要求, 也基本满足课程改革的需要, 但在实际教学过程中却暴露出一些问题, 其主要表现有:1.学生对“门吸盒”的作用不熟悉, 对“仪器壳”的具体应用场合也不明确, 这就影响了学生的自主学习兴趣;2.整个学期都在讲授两个项目, 内容比较单调;3.作为本专业第一门模具类专业课, 学生对模具的实体与工艺比较陌生, 授课时只能依靠少数教具模型与动画演示, 这使得学生一般无法在有限的学时内想象出复杂的模具结构, 妨碍了学生在设计实践中成就感和乐趣感的产生。

二、“塑料注射模具设计”教学方法的改进

基于以上在“塑料注射模具设计”课程实际教学中遇到的若干问题, 笔者分析并提出了几点教学方法的改进途径, 以期在未来的教学实践中取得较好的效果。

1. 突出“绪论”教学, 提高学生的学习兴趣

良好的开端是成功的一半, 讲授好课程的绪论犹如优秀戏剧引人入胜的“序幕”。教师在绪论课教学中“亮相”得好, 必将在学生中树立一个先入为主的良好开端, 无疑对今后的教学实践产生积极的促进作用。教师在绪论课讲授中介绍学科的发展历史与重要性、课程研究对象与课程体系结构、课程内容与教学方法、学习方法及教学要求, 并通过具体实例有针对性地进行阐述, 使得学生有开门见山之感, 同时帮助他们理清课程教学脉络, 清晰课程学习方向与重点、难点, 加深印象, 激发其学习兴趣。

2. 项目的选择须重点考虑学生的特点

项目教学法是职业学校教育教学过程中探讨比较多的一种教学方法。它是以某一项目为载体, 教师和学生共同参与到项目的实施过程中, 在此过程中完成教学目标的一种教学方法。在中等职业学校的教学过程中, 项目通常设计为完成某一具体产品的设计或加工任务, 或提供一项服务, 或排除一个故障等, 项目可小可大, 根据教学实际设定, 项目中产品的选择应具有实用性, 兼顾学生的熟悉度。在完成项目的过程中, 教师引导学生利用现有的经验和知识, 在设定的情境中完成项目, 以解决实际问题为目标, 从而完成本课程的教学目标。基于项目的教学法, 学生是学习的主体, 教师起引导作用、协助作用, 这样有利于学生职业能力的提高, 有利于学生发挥主观能动性, 有利于激发学生的创新精神, 满足学生的成就感。学生由被动接受变为主动探究的过程中, 教师的引导作用、指导作用、协助作用不可忽视。教师是整个学习过程的主导者, 应积极参与到学生的学习过程中, 积极进行研究和讨论。

在“塑料注射模具设计”课程的教学中, 目标项目的选取是关键环节之一。所选项目必须具有实用性、可操作性、趣味性、活动性。目前, 我们以“门吸盒”项目为载体, 以“仪器壳”项目作为练习项目进行教学。在教学过程中, 发现学生并不熟悉“门吸盒”, 也不感兴趣, 而“仪器壳”又太笼统, 这些都不利于激发学生的兴趣。基于此, 笔者考虑逐步调整现有“门吸盒”项目, 逐步选取学生更为熟悉、更感兴趣的制品来做设计对象, 如皂盒、简单的手机壳等制品, 从而进一步激发其对模具设计的兴趣。

3. 依托辅助教学软件Pro/ENGINEER, 提升教学效果

在实际教学过程中, 想象出复杂的模具结构是学生普遍反映的难点之一。通常的课堂授课环节只是借助简单教具和少量动画来演示模具的结构, 这一般远不能满足实际教学要求。因此, 在“塑料注射模具设计”课程中引入行业人才所必需的软件之一——Pro/ENGINEER, 实现有针对性的计算机辅助教学, 将使授课过程变得直观易懂, 且能够进一步激发学生的学习热情。

Pro/ENGINEER软件具有三维造型基本功能, 同时又可以外挂模具设计模块MBL (Mold Base Library) 和EMX (Expert Moldbase Extension) 以及塑料顾问模块PA (Plastic Advisor) , 方便了模具设计工作。这一软件自问世以来, 被广泛应用于机械、家电、汽车、航空、模具等各行各业, 逐步成为应用最广泛的三维CAD/CAM应用软件之一。Pro/ENGINEER采用全参数化设计和单一数据库结构, 用它进行模具设计, 便于修改和调整, 这给模具设计工作人员提供了一个快捷而方便的平台。在此平台中, 设计人员可以模拟模具的工作过程, 找出设计问题, 优化设计方案, 节约设计成本。Pro/ENGINEER软件在模具设计中的便捷性体现得较为明显, 通过此软件, 可以在更短时间内完成对塑料制品的分析、收缩率的设定、分型面的选择和确定、浇注系统设计、成型零件结构形式设计、顶出方式设计、冷却方式设计、模具装配、仿真工作等一系列复杂而繁琐的工作。

笔者在“塑料注射模具设计”课程授课过程中拟引入的基于Pro/ENGINEER软件的计算机辅助教学内容大致包含:

(1) Pro/ENGINEER环境下, 模具设计的简要流程体验

根据“塑料注射模具设计”课程所学习的内容特点, 在Pro/ENGINEER操作平台下加入简要的流程体验, 其内容具体包含:

(1) 塑料制品分析 (包括结构特点、壁厚检测、拔模检测等) ; (2) 成型零件 (型芯、凹模) 设计 (包括设置收缩率及分型面;成型零件结构形式;工件分割;创建模具元件;创建顶出机构、浇注系统和冷却系统;塑件生成, 设定开模次序, 干涉检查等) ; (3) 在EMX模块下, 从标准库中调用标准模架和标准紧固件, 进行装配; (4) 模具开模动作仿真; (5) 生成模具图纸、材料表等; (6) 型腔的自动填充与模型的流动性分析; (7) 调整与改进。

(2) Pro/ENGINEER环境下, 模具成型零件设计

模具凹模和型芯的设计是模具设计的核心。笔者考虑在“塑料注射模具设计”课程授课内容中, 在Pro/ENGINEER环境下加入简单的模具成型零件设计实践, 其内容包括: (1) 设定收缩率、构建设计模型、产生凹模及型芯的特征尺寸; (2) 设计模型与凹模或型芯毛坯重叠, 经生成、延伸及融合等操作形成分型面; (3) 由毛坯中去除设计模型, 并从分型面切割产生凹模和型芯。

通常, 基于Pro/ENGINEER环境的计算机辅助模具设计完成后, 可自动生成总装三维效果图, 并可以动态模拟演示注射开模的全过程。借助Pro/ENGINEER环境的计算机软件模拟, 可以使“塑料注射模具设计”课程授课变得更为形象生动, 也可以使学生加深对模具结构和模具设计流程的理解。

此外, 将Pro/ENGINEER软件应用到塑料注射模具设计教学中的这一课堂模式, 也满足了模具行业对人才的要求。在有限的教学学时中, 学生能够通过多个项目的训练, 初步掌握塑料注射模具设计的整个工艺流程, 从而极大地调动了学生的创造性和积极性, 有效地提高了其解决实际问题的能力。

结语

在本文中, 笔者结合“塑料注射模具设计”课程的教学实践, 详细分析了授课过程中遇到的若干问题, 探讨了改进课程教学方法的几项途径, 其目的是更好地培养企业所需要的模具专业人才。此外, 为提高课程教学质量, 授课教师还须不断提高自身素质, 并不断实现教学内容与项目实践的有机融合。项目导向的教学设计对教师提出了更高的要求, 教师要根据教学目标, 重组知识结构和内容, 精心选择项目载体, 巧妙创设课堂情境, 预想到教学过程中可能出现的种种问题并找到解决的办法, 逐步实现基于Pro/ENGINEER软件的计算机辅助教学, 将使得教学过程更加直观易懂。在结合诸多因素改进教学方法后, “塑料注射模具设计”课程的教学过程将使学生摆脱被动学习的状态, 使教学效果显著提高。

参考文献

[1]张克惠.注塑模具设计[M].西安:西北工业出版社, 2001.

[2]王雷.Pro/ENGINEER模具设计基础与产品造型设计[M].北京:人民邮电出版社, 2004.

[3]邹继强.塑料制品及其成型模具设计[M].北京:清华大学出版社, 2005.

[4]凯德设计.精通Pro/ENGINEER3.0模具设计[M].北京:中国青年出版社, 2007.

[5]关兴举, 杜智敏.PRO/ENGINEER塑料模具设计[M].北京:人民邮电出版社, 2006.

[6]邓泽民, 赵沛.职业教育教学设计[M].北京:中国铁道出版社, 2009.

热固性塑料挂口灯头座注射模设计 篇3

简单实用，注射成型工艺过程稳定可靠。模具采用电热棒加热，以控制热固

性塑料成型过程中所需的模温，达到缩短成型周期的目的。

关键词： 热固性塑料； 挂口灯头座； 注射模； 哈夫模结构

【中图分类号】TQ320.66

1 塑件工艺分析

塑件结构如图1所示，为常用电器的挂口灯头座。其材料为酚醛塑料（PF），俗称电木粉。这种塑料是一种应用非常广泛的热固性塑料。对于热固性塑料的成型加工，传统的工艺方式是采用压缩成型和压注成型。但这两种方法工艺操作复杂﹑劳动强度大﹑成型周期长﹑生产效率低﹑模具易损坏﹑成型产品的质量不稳定。而采用注射成型热固性塑料制件，与前者比较，具有简化操作工艺﹑缩短成型周期﹑提高生产效率﹑降低劳动强度﹑提高产品质量﹑模具寿命较长等优点。因而注射成型热固性塑料工艺应用越来越广泛。

在挂口灯头座产品图中，如采用注射成型工艺加工，其模具的分型面可将产品最大直径Φ25的端面作为水平分型面。因有外螺纹M22尺寸，模具必须采用哈夫模的结构形式来成型后脱模。以平行于挂口位面的产品中心线所在的平面作为垂直分型面。

2 模具结构设计及其工作过程

模具结构装配图如图2所示。根据产量的要求，模具采用一模两腔的结构形式。

模具选用了标准模架，其型号为1820-AI-A板40-B板70。形成塑件内表面的定模型芯和动模型芯分别用内六角螺钉固定于定模板和动模板内，并用防转圆柱销定位。

由于热固性塑料注射塑件的固化是依赖于高温高压下的交联化学反应，因此模具的温度要求比喷嘴和料筒高。其模具的温度是影响热固性塑件硬化定型的关键因素，直接关系到成型质量的好坏和生产效率的高低。对定模部分要求模温控制在150～220℃的范围内，而动模则要求控制在160～235℃的范围内。为此在模具的定模部分，于定模座板和定模板之间开设了用来安装电热棒的槽；在动模部分的动模垫板和动模之间同样也开设了安装电热棒的槽，以安装加热所用的电热棒。从而控制模具温度，以缩短成型周期，模具温度的控制，由热电偶完成。为了防止热量散失，在定模座板与注塑机的固定板之间以及动模板与动模垫板之间都增加的了一板隔热板来隔热。

为了保证注射成型后塑件的尺寸精度要求，定模型芯镶件﹑滑块和滑块镶件均选用韧性高且耐热性能良好的进口热模钢，钢材为瑞典一胜百纯洁钢材，钢材的型号为ORVAR 8407。型腔面的粗糙度为Ra0.4μm，淬火后的表面硬度为HRC50～55。型腔表面采用电火花放电加工制作。为了排出热固性注射塑件在硬化定型过程中产生的大量气体，需要在滑块的水平分型面上，沿型腔周边开几条排气槽，排气槽的深度可取为0.08mm，宽度取6mm。为了防止阻塞排气槽的通道，模具合模后在定模板和动模板之间需留有0.8～1mm的间隙，同时这也保证了模具在水平分型面压紧滑块后，滑块（1）与滑块（2）在垂直分型面能紧密贴合，不在产生溢料现象。为了保证此处不产生溢料，模具合模后在滑块与动模垫板间也需留有0.3～0.5mm的间隙，以使两个滑块在合模时，其斜面受压贴合，从而使两个滑块在垂直分型面不产生间隙。模具的浇注系统包括主流道﹑分流道﹑拉料腔和浇口。主流道由浇口套直接形成，分流道分别沿水平分型面开设在定模板和滑块上。为了保证浇口套上开设的分流道与定模型芯镶件上的位置一致，固定浇口套时，要安装防转的圆柱销。拉料腔开设在两个滑块的垂直分型面上对正主流道的末端，以收集料流前端因局部过热而提前硬化的熔料。拉料腔制作成倒锥形结构，以便在注射成型后开模时拉出浇口套中已硬化的主流道废料。因拉料腔开设在垂直分型面上，模具开模后可自动分开取出，其底部不必安装顶杆来顶出浇道废料。模具结构开模后的状态图如图3所示。

模具的工作过程为：将制作好了的模具装配到专用的热固性塑料卧式注射机上，合模后利用安装到模具中的电热棒对模具加热到所需要的温度后，进行注射填充。待热固性塑料在模内固化成型后，动模向后移动打开模具。由注射机的顶杆推动推杆，继而推动滑块，滑块在被推动的过程中沿着斜导柱移动，并向外分开，使塑件自行脱离滑块。滑块移动的位置由用螺钉固定在斜导柱上的限位挡圈所限定，以防脱离模具。模具合模时，注射机上的动模部分朝前移动，由定模板的水平分型面反压滑块和复位杆使推出机构复位，模具顺利合模。完成注射成型周期。

3 结束语

热固性塑料挂口灯头座注射模在生产中一直处于稳定的生产状态。该模具结构采用了哈夫模的结构形式成型产品结构上的外螺纹，模具结构简单实用，产品质量稳定可靠。

参考文献

1.《塑料模设计手册》编写组 塑料模设计手册 北京，机械工业出版社 2002.8