課程設(shè)計(jì)說明書 學(xué) 院 機(jī)械工程與力學(xué)學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 09機(jī)械國貿(mào) 學(xué) 號(hào) 096010238 姓名 徐鴻 指導(dǎo)教師 李紅林 完成日期 2013-3-28 目 錄一 摘要 1二 塑件的工藝分析 22.1分析塑件使用材料的種類及工藝特性22.2分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性22.3工藝性分析2三 初步確定型腔數(shù)目 3 3.1初步確定型腔數(shù)目3四 注射機(jī)的選擇 4五 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 5.1主流道的設(shè)計(jì)5 5.2分流道的設(shè)計(jì)5 5.3分型面的選擇設(shè)計(jì)原則5 5.4澆口的設(shè)計(jì)6 5.5冷料穴的設(shè)計(jì)6 5.6排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7六 確定主要零件結(jié)構(gòu)尺寸 8七 成型零部件的設(shè)計(jì) 9 7.1型腔、型芯工作尺寸計(jì)算 9八 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12 8.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 12 8.2導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 8.3推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12九 冷卻水道的設(shè)計(jì) 13十 校核14 10.1整體式圓形型腔壁厚度的計(jì)算 14 10.2整體式圓形型腔底板厚度的計(jì)算 15 10.3注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 15 10.4模具厚度H與注射機(jī)閉和高度 16一 摘要肥皂盒在我們的生活中非常的普遍，幾乎每家都要用到。市場上也有各種各樣的肥皂盒，形狀各異，有些是把肥皂盒做成水果造型，有些是動(dòng)植物造型，來吸引顧客的目光，以引發(fā)人們的購買欲。此次設(shè)計(jì)的肥皂盒的結(jié)構(gòu)較簡單，但在設(shè)計(jì)時(shí)考慮其應(yīng)用,還相應(yīng)的做了些曲面,所以曲面結(jié)構(gòu)較多,計(jì)算也就較多.在生活中,我們把肥皂放在盒上的時(shí)候，常常會(huì)因肥皂盒內(nèi)積水而使肥皂軟化掉，這樣就會(huì)降低肥皂的使用壽命。也有些肥皂盒在下蓋底部打孔，使水容易流出，但是這類肥皂盒的缺點(diǎn)是，會(huì)因下面漏水，把房間里弄的濕濕的。此次設(shè)計(jì)的肥皂盒是在上蓋上打孔，肥皂放在上蓋上，這樣水會(huì)沿孔斜度往下蓋流，水積在下蓋里，上下蓋之間有一定的距離保證一定的時(shí)間里水不會(huì)滿到上蓋的肥皂上，積水手動(dòng)倒掉即可，這樣即保證了肥皂的利用率，又保證了房間的清潔。其設(shè)計(jì)方案通過Pro/E建模如圖1.1和1.2。-42 HRC 圖1.1 肥皂盒整體外型圖 圖1.2 肥皂盒整體結(jié)構(gòu)分開模型圖優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，提高肥皂的使用壽命；缺點(diǎn)是:積在下蓋的積水需人工手動(dòng)倒出。此次設(shè)計(jì)是以上蓋為主，下蓋為輔。在上蓋的設(shè)計(jì)中主要要解決以下幾個(gè)問題：1、肥皂放在上蓋上時(shí)，以點(diǎn)接觸，設(shè)計(jì)六個(gè)橢圓突出,支撐肥皂，使肥皂和盒子之間以點(diǎn)接觸；2、上蓋上還要開一個(gè)槽，使水可以沿著曲面流人下蓋；3、設(shè)計(jì)澆口時(shí)要注意上蓋上表面的精度，不能在表面上留有印痕；4、在設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)要注意推桿放置的位置，放在下表面，不能影響上表面的表面精度；5、在開模時(shí)需保證塑件留在型腔上，用推桿頂出。設(shè)計(jì)中，輔以下蓋的裝配圖。二 塑件的工藝分析2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 該塑件材料選用ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。 ABS無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.021.05g/cm。ABS有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機(jī)鹽、堿和酸類對(duì)ABS幾乎無影響。ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會(huì)軟化溶脹。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。ABS的缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70C左右，熱變形溫度為93C左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā)脆。ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。2.2 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 該塑件尺寸中等，整體結(jié)構(gòu)較簡單，卻帶有曲面特征。上蓋上表面有六個(gè)橢圓突出，與下蓋配合的邊緣部分也是曲面相接，上蓋的上表面的表面精度要求較高，下表面為非工作面，精度要求相對(duì)較低，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級(jí)：五級(jí)。2.3 工藝性分析 為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用潛伏式澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面上，而澆口卻斜向開設(shè)在模具的隱蔽處。塑料熔體通過型腔的側(cè)面或推桿的端部注入型腔，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。 塑件的工藝參數(shù)：模具溫度： 注射壓力： 保壓力： 注射時(shí)間： 保壓時(shí)間： 冷卻時(shí)間： 成型周期：三 初步確定型腔數(shù)目3.1初步確定型腔數(shù)目根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度要求采用一模兩腔。圖3.1 型腔分布圖四 注射機(jī)的選擇4.1 塑件體積的計(jì)算按照?qǐng)D1塑件所示尺寸近似計(jì)塑件體積： 26cm 塑件質(zhì)量：g=26.91g 4.2按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目根據(jù) （4-1）得 (4-2) 注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8; 注射機(jī)最大注射量，cm或g; 澆注系統(tǒng)凝料量，cm或g； 單個(gè)塑件體積或質(zhì)量，cm或g； 4.3估算澆注系統(tǒng)的體積，其初步設(shè)定方案如下 圖4.1 澆注系統(tǒng)示意圖 10.1cm4.4 查表文獻(xiàn)4、2得選用 XS-ZY-125型號(hào)注射機(jī)五 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5.1主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具處到分流道為止 塑料熔體 流動(dòng)通道 根據(jù)選用的XS-ZY-125型號(hào)注射機(jī)的相關(guān)尺寸得 噴嘴前端孔徑：； 噴嘴前端球面半徑：； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 取主流道球面半徑：； 取主流道小端直徑：； 為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，起斜度為，取其值為，經(jīng)換算得主流道大端直徑為 圖5.1 主流道示意圖5.2 分流道的設(shè)計(jì) 分流道選用圓形截面：直徑D=10cm 圖5.2 分流道示意圖流道表面粗糙度 5.3 分型面的選擇設(shè)計(jì)原則1） 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；2） 分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模；3） 分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求；4） 分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求；5） 分型面的選擇要便于模具的加工制造；6） 分型面的選擇應(yīng)有利于排氣；7） 分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上投影面積的大小。其分型面如圖5.3 圖5 .3 分型面示意圖5.4 澆口的設(shè)計(jì)根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動(dòng)距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚處等要求澆口設(shè)計(jì)如圖5.4 圖5.4 澆口示意圖5.5 冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度，有影響成型塑件的質(zhì)量，另外還便于在該處設(shè)置主流道拉料桿的功能。注射結(jié)束模具分型時(shí)，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機(jī)構(gòu)開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。 其設(shè)計(jì)如下圖（Z字型） 圖5.4 冷料穴示意圖5.6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)利用配合間隙排氣是最常見也是最經(jīng)濟(jì)的，更具有使用性。六 確定主要零件結(jié)構(gòu)尺寸 選模架 模架的選擇，圖6.1 圖6.1 模架模型圖七 成型零部件的設(shè)計(jì)7.1 型腔、型芯工作尺寸計(jì)算ABS塑料的收縮率是0.3%-0.8%平均收縮率: =（0.3%-0.8%）/2=0.55% 型腔內(nèi)徑： (7-1)型腔深度： (7-2)型芯外徑： (7-3)型芯深度： (7-4) 型腔徑向尺寸（mm ）;- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收縮率；-塑件公差（參考文獻(xiàn)4）-成形零件制造公差，一般取1/41/6；-塑件內(nèi)形基本尺寸（ mm）;-型芯徑向尺寸（mm）;-型腔深度（mm）；-塑件高度（mm）-型芯高度（mm）；-塑件孔深基本尺寸（mm）；7.1.1型腔尺寸計(jì)算基本尺寸/mm 公差值/mm 計(jì)算100 0.44 4 0.14 30 0.24 104 0.5 324 1.2 6 0.14 80 0.38 25.5 0.24 6 0.14 29 0.24 14 0.20 26 0.24 12 0.18 106 0.5 7.1.2型芯的尺寸計(jì)算基本尺寸/mm 公差值/mm 計(jì)算 96 0.44 34 0.26 104 0.5 320 1.2 6 0.14 80 0.38 25.5 0.24 8 0.16 12 0.18 27 0.24 10 0.18 24 0.24 110 0.5 八 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：1）定位作用；2）導(dǎo)向作用；3）承受一定的側(cè)向壓力 8.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 8.1.1長度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)比凸模端面的高度高出812 cm，以免出現(xiàn)導(dǎo)柱末導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔的情況。 8.1.2形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺(tái)形，以使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。 8.1.3材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面和堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理），硬度為5055HRC。 8.2導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8.2.1材料 用與導(dǎo)柱相同的材料制造導(dǎo)套，其硬度應(yīng)略低與導(dǎo)柱硬度，這樣可以減輕磨損，一防止導(dǎo)柱或?qū)桌?8.2.2形狀 為使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)向孔作成通孔，以利于排出孔內(nèi)的空氣。 8.3推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 采用推桿推出，推桿截面為圓形，推桿推出動(dòng)作靈活可靠，推桿損壞后也便于更換。 推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，塑件各處的脫模阻力相同時(shí)需均勻布置，以保證塑件推出時(shí)受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據(jù)推桿本身的剛度和強(qiáng)度要求，采用四根推桿推出。推桿裝入模具后，起端面還應(yīng)與型腔底面平齊或搞出型腔0.050.1cm.8.3.1推件力的計(jì)算 對(duì)于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計(jì)算，并確定其脫模力（Q）： (8-1) 式中 -型芯或凸模被包緊部分的斷面周長（cm）; -被包緊部分的深度（cm）; -由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般??； -磨擦系數(shù)，一般??； -脫模斜度； =406.4mm mm 得 8.3.2 推桿的設(shè)計(jì) 推桿的強(qiáng)度計(jì)算 查塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)之二由式5-97得d=（） (8-2) d圓形推桿直徑cm推桿長度系數(shù)0.7l推桿長度cmn推桿數(shù)量 E推桿材料的彈性模量N/(鋼的彈性模量E=2.1107N/) Q總脫模力 取 。推桿壓力校核 查塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)式5-98= (8-3) 取320N/mm < 推桿應(yīng)力合格，硬度HRC5065九 加熱、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本塑件在注射成型機(jī)時(shí)不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)算計(jì)。 設(shè)定模具平均工作溫度為，用常溫的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為。 9.1 求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量 查表3-26得ABS的單位流量為 得 = 9.2 求冷卻水的體積流量V 由式3-41得： (9-1) 查表3-27可知所需的冷卻水管直徑較小。 由上述可知，設(shè)計(jì)冷卻水道直徑為8符合要求。十 校核10.1 整體式圓形型腔壁厚度的計(jì)算10.1.1按剛度條件計(jì)算設(shè)想用通過型腔軸線的兩平面截面取側(cè)壁，得到一個(gè)單位寬度長條，該長條可以看作一個(gè)一端固定、一端外伸的懸臂梁，。由于長條的寬度取得很小，梁的截面可近似視為矩形。由于該梁承受均勻分布載荷，故最大饒度產(chǎn)生在外伸一端，起值為： (10-1) 式中 -型腔材料彈性模量； -梁的慣性矩，其中，； s側(cè)壁厚度。 應(yīng)使，則取為一單位寬度，可求得： (10-2) 得校核條件成立 10.2整體式圓形型腔底板厚度的計(jì)算 10.2.1按剛度條件計(jì)算 整體式圓形型腔底板可視為周邊固定的圓板，在型腔內(nèi)熔體壓力作用下，最大饒度亦產(chǎn)生在底板中心，其數(shù)值為： (10-3) 應(yīng)使，則 得 校核條件成立 10.3注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 1）鎖模力與注射壓力的校核 (10-4) -注射時(shí)型腔壓力 查參考文獻(xiàn)得 30MPa -塑件在分型面上的投影面積（） -澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（） -注射機(jī)額定鎖模力，按GB XS-ZY-125型注射機(jī)額定鎖模力為900 得 得 得 符合條件 故選 XS-ZF-125注射機(jī)成立 10.4模具厚度H與注射機(jī)閉和高度 注射機(jī)開模行程應(yīng)大于模具開模時(shí)，取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模距離 即滿足下式 (10-5) 式中 -注射機(jī)最大開模行程，mm； -推出距離（脫模聚居），mm； -包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm； 條件成立