香皂合注射工艺分析及模具设计

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1、东莞南博职业技术学院毕业设计说明书第 1 页东 莞 南 博 职 业 技 术 学 院毕业设计说明书课 题 专业 班级 姓名 指 导 老 师 2007年 月 日东莞南博职业技术学院毕业设计说明书第 2 页第 1 章 绪 论近年来，中国塑料工业年均增长速度达到 10%以上，塑料制品年产量位居世界第二。2003 年，我国塑料模具总产值约 176 亿元，其中出口约 2 亿美元，约合 16.6 亿元人民币。在进口的塑料模具中，主要是为汽车配套的各种装饰件模具、为家电配套的各种塑壳模具、为通信及办公设备配套的各种注塑模具、为建材配套的挤塑模具以及为电子工业配套的塑封模具等。出口的塑料模具以中低档产品居多。由

2、于我国塑料模具价格较低，在国际市场中有较强的竞争力，所以进一步扩大出口的前景很好。因此，从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些目前需进口的技术含量高的大型、精密、长寿命模具，并大力开发国际市场。我国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，近年内年增长率将保持 15%以上的水平。塑料制品在农业、塑料包装、塑料管材和异型材料、汽车、家电、电子、交通等领域发展迅猛。香皂合如下图，塑件材料为 ABS，大批量生产。第 2 章 塑件的工艺分析2.1 塑件及其材料性能该塑件的尺寸不大，各壁的厚薄均匀（1.6mm） ，对于此薄壁件来说，外部的结构形状不复杂，但要求表面较光滑，尺寸要求较稳

3、定，并且要求具有一定的强度和耐热性。香皂合底端有三个漏水孔,其他的的结构就只需考虑型腔和型芯的加工问题。该塑件未标注公差部分按 4 级精度成型。其脱模斜度为 1 度。一般模具表面粗糙度要比制品的要求低 12 级。保证良好的外表面质量。2.1.1 材料 ABS 的性能和成型能力丙烯晴丁二烯苯乙烯共聚物（ABS 强化材料） ，无毒、无味、形成的制品尺寸稳定性非常好，成型收缩率较小为：0.40.7，熔点为 130160，热变形温度为90108（ 0.46MPa） ，密度为 1.02g/cm31.16g/cm 3。成型的塑件有较好的光泽，有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速降低，有良好的机械强度。A

4、BS 材料具备高强度，舒适细腻等特性。卫生防菌，在 ABS 材料中，细菌很难生存，灰尘很难粘附。另外，ABS 材料与喷漆能够有机结合，绝对不会出现退色情况。ABS 易吸水成型加工前应进行东莞南博职业技术学院毕业设计说明书第 3 页干燥处理。在正常的成型条件下，壁厚，熔料温度及收缩率影响极小。ABS 力学性能和热性能好，硬度高，表面易镀金属；耐疲劳和抗应力开裂、冲击强度高；耐酸碱等化学性腐蚀；价格较低；加工成型、修饰容易。缺点是耐候性差；耐热性不够理想。属于通用性热塑性塑料，吸湿性强，原料要干燥；流动性中等，比热容较低，成型周期短，在料筒中塑化效率高，宜采用高料温、高模温、高注塑压力成型，溢边值

5、 0.04mm；尺寸稳定性好；塑件尽可能有大的脱模斜度。因 ABS 原料粒料易吸潮，致使制品出现斑痕、云纹等缺陷，因此成型前需充分干燥，含水控制在 0.1%以下。ABS 流动性较好，流动距离比，即流动长度 L 与该处制品厚度 T之比 L/T 达 190，因不易出现飞边。熔融温度低而宽，有利于成型，但含橡胶组分较多的ABS 流动性较差。耐热级和电镀 ABS 的料筒温度要稍高，而阻燃级和冲击级则稍低。2.1.2 ABS 的应用丙烯腈-丁二烯- 苯乙烯共聚物（ABS）主要用于机器盖、罩，仪表壳、手电钻壳、风扇叶轮，收音机、电话和电视机等壳体，部分电器零件、汽车零件、机械及常规武器的零部件。ABS的主

6、要的技术指标：密度（kg/ dm 3）:1.02-1.16比体积（dm 3 /kg）:0.86-0.98收缩率（% ）：0.4-0.7干燥时间（h）：2-3料筒温度（）：后段： 150-170， 中段：165-180 前段：180-200模具温度（）：50-80注射压力（Mpa）:60-100注射时间(s)：20-90保压时间(s)：0-5冷却时间(s)：20-120成型周期(s)：50-220干燥处理：除非储存不当，通常不需要干燥处理。如果需要干燥，建议干燥条件为80C、 23 小时。熔化温度：130160C。注射速度：建议使用快速的注射速度。流道和浇口:可以使用所有常规类型的浇口。东莞南博

7、职业技术学院毕业设计说明书第 4 页第 3 章 成型设备3.1 塑件的参数化分析用 pro/E 软件分析组成香皂合制件的技术参数和工艺参数：体积 = 8.2894376103mm3曲面面积 = 1.0963959104mm2密度 = 1.0610-6 kg/mm3质量 = 8.786803810-3kg模型的投影面积 = 3215.88mm23.2 注射机的选择需大批量生产，采用多型腔模。考虑塑件结构需用侧向抽芯，产品外观，精度要求及模具成本，初定一模四腔，型腔 H 形平衡式布置。分流道采用平衡式布置，浇口采用侧浇口。模具一次开模所成型制件的体积：制件的体积为 48.2894cm3=33.15

8、76 cm3浇注系统 pro/E 软件分析所得参数：体积为体积 = 2.0069797103 mm3曲面面积 = 1.892211103 mm2密度 = 1.0610-6 kg/mm3质量 = 2.12739810-3kg模型的投影面积 = 365.113mm2浇注系统体积为 2.0068 cm3一次成模要求最小注射量为：33.1576 cm3+2.0068 cm3=35.1644 cm3根据注射机公称注射量 Q 公 和成型合格制品的最小 ABS 体积，选择 XS-ZY-60 型注射机。3.3 注射机的参数注射机 XS-ZY-125 技术规格如下：额定注射量：104cm 3 螺杆直径： 30m

9、m东莞南博职业技术学院毕业设计说明书第 5 页注射压力：150Mpa 注射行程：160mm注射时间：1.8s 注射方式：螺杆式合模力：900KN 最大成型面积：1360cm 2最大开（合）模行程：300mm 模具最大厚度：300mm模具最小厚度：200mm 拉杆空间：260360mm合模方式：液压-机械 液压泵 流量： 100、12L/min 压力：6.5Mpa 动机功率： 11KW 推出形式：两侧推出 机器外形尺寸：33407501550mm第 4 章 模具结构设计4.1 分型面的选择选择分型面，需要考虑好多因素。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结结构工艺性及精度、

10、嵌件位置、形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面是应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。分型面选择原则：1、 分型面应在塑件外形最大轮廓处；2、 确定有利的留模方式，便于塑件顺利推出脱模 ； 3、 保证塑件的精度要求；4、满足塑件的外观质量要求；5、便于模具加工制造；6、对成型面积的影响；7、排气效果；8、对侧向抽芯的影响；综合考虑以上因素，分型面选在内壁。原因有三： 开模后塑件包覆在型芯上，随动模后退； 塑件外观不受影响； 可以利用分型面排气。4.2 浇注系统的设计 塑料原料成型性能较好，有考虑成本等因素，采用普通浇注系统，普通浇注系统由东

11、莞南博职业技术学院毕业设计说明书第 6 页主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。浇口选用侧浇口形式，开在分型面上，从塑件的外侧进料。侧浇口是典型矩形截面浇口，它的截面形状简单，加工方便；浇口位置选择灵活，去除方便、痕迹小。4.2.1 主流道设计主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流为止的塑料熔体的流动通道，属于从热的塑料熔体到相较冷的模具的一段过渡的流动长度，因此它的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度及填充时间，必须使熔体的温度和压力降最小，且不损害其把塑料熔体输送到最“远” 位置的能力。主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴在一定温度、压力的塑料熔体到相冷热交

12、替地反复接触，属易损件，应该在主流道部分设计成可拆迁更换的衬道形式，以便有效地选择优质钢材单独进行加工和热处理。但本设计是属于中型模具的设计，固没有专门设计定位圈，而是把它做成一个整体。主流道如图。图 4.1 浇口套及主流道形式4.2.2 分流道的设计分流道是指主要道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型前，通过截面 变化及流向变换以获得流态的过渡段。梯形截面分流道容易加工，且塑料熔体的热量散失及流动阻力均不大，采用半圆形分流道，加工方便，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：（4.1）40.265DmL式中 D分流道直径（mm）;m流经分流道的塑

13、料量（g）;L分流道长度 （mm）;D=0.2654(48.7)0.51400.25=5.477mm.是为保证表面质量的考虑和便于计算流道尺寸。对称的型腔分布使流经分流道两边东莞南博职业技术学院毕业设计说明书第 7 页的塑料质量相同。D = 5.477 取 D =6 ,满足 ABS 分流道断面尺寸推荐范围 4.89.5mm。效率为 0.153D=0.1536=0.918q 主 =V/t =0.8Q 公 /t=0.8 104/1.0=83.2cm3 （4.2）注射模主流道和分流道的剪切速率为=3.3qv/R 3n主流道剪切速率为 5103s-1；分流道剪切速率为 5102s-1 q 分 = q

14、浇 =q 主 /n=83.2/4=20.8 cm3 （4.3）分流道采用平衡式布置，保证各各型腔均衡进料，塑件在强度、性能及质量上的一致性。分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料溶体的流动及填充，如图 4.3 所示。图 4.3 流道与浇口的连接4.2.3 浇口设计及其位置选择由于浇口开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口位置时，应注意以下几点：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、浇口应设在不影响制品外观的部位。6、不应

15、在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口。由以上要求和物料的流动性，型腔的排列及排气的流畅，浇口位置设计在分型面上，浇口去除方便，不影响外观的地方。动距离比亦称流动比，是指塑料熔体在模具中进行最大距离流动时，其各段料流通道及各模腔的长度与对应截面厚度之比值的总和，即（4.4）流动距离比模具中各段料流通道及各模腔的长度；1L模具中各段料流通道及各模腔的长度与对应截面厚度。it东莞南博职业技术学院毕业设计说明书第 8 页塑料的注射压力与流动比见下表。 表 4.1 塑料的注射压力与流动比塑料品种 注射压力(MPa) 流动比ABS 88.2 3002604.2.4 冷料穴采用与推杆匹配的冷料穴，用于存放“冷料” ，以及在开模时将浇注系统凝料从定模中拉出，形式如图 4.5。图