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塑料藥膏盒模具設(shè)計 摘 要 本篇設(shè)計是專門針對復(fù)方酮康唑軟膏藥膏盒的模具設(shè)計，該藥膏盒是藥店中常見的塑料制品。本篇設(shè)計以塑料件工藝分析，模具的具體結(jié)構(gòu)為出發(fā)點。通過對塑料件的材料分析，模具結(jié)構(gòu)的擬定，注射機選擇，模架的確定、脫膜系統(tǒng)以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等方面設(shè)計出這套塑料模具，用于復(fù)方酮康唑軟膏藥膏盒大批量自動化生產(chǎn)。 關(guān)鍵詞：藥膏盒；材料分析；模具結(jié)構(gòu)；注塑模設(shè)計 目 錄 前 言 1 1 塑件的成型設(shè)計 2 1.1 塑件的分析 2 1.1.1 外型尺寸 2 1.1.2 脫模斜度 2 1.1.3 外觀要求 2 1.2 PS材料分析 3 1.2.1 成型特點 3 1.2.2 PS的性能指標 3 2 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 4 2.1 分型面位置的確定 4 2.1.1 確定型腔數(shù)目 4 2.1.2 型腔的排列方式 4 2.1.3 模仁的設(shè)計 4 2.1.4 分型面的設(shè)計 5 2.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計 6 2.2.1 選擇澆注系統(tǒng) 6 2.2.2 澆口設(shè)計 6 2.2.3 分流道設(shè)計 7 2.2.4 主流道設(shè)計 7 3 選取注射機 9 3.1 計算注射量 9 3.2 注射成型的工藝參數(shù) 9 3.3 確定注射機型號 9 4 注塑模模架的選定 10 4.1 注射模具的基本結(jié)構(gòu) 10 4.1.1 單分型面注射模 10 4.1.2 雙分型面注射模 10 4.2 模架的選擇 11 4.2.1 龍記細水口 11 5 脫模系統(tǒng)設(shè)計 12 5.1 設(shè)計要求 12 5.2 頂出機構(gòu)設(shè)計 12 5.2.1 頂出距離 12 5.2.2 頂出裝置選擇 13 5.2.3 圓推桿設(shè)計 13 6 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 14 6.1 冷卻形式的確定 14 6.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 14 總 結(jié) 15 致 謝 16 參考文獻 18 ） 前 言 工業(yè)發(fā)展離不開生產(chǎn)制造，而生產(chǎn)制造離不開模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。模具設(shè)計水平與生產(chǎn)率幾乎成正比。優(yōu)秀的模具設(shè)計可以最大化利用現(xiàn)有資源，最大化利用時間，為工業(yè)的生產(chǎn)提供廣大的優(yōu)化空間。模具設(shè)計的優(yōu)劣影響著生產(chǎn)制造的效率和質(zhì)量。 塑料于1927年被科學(xué)家發(fā)明，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，更多優(yōu)異的塑料被發(fā)明。并廣泛應(yīng)用于國防軍工、工業(yè)生產(chǎn)，日常生活，大大促進了塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，導(dǎo)致塑料工業(yè)逐漸占據(jù)了在工業(yè)制造上的很大比重。一個性能優(yōu)異的塑料件甚至能代替多個有著傳統(tǒng)工藝的金屬件，導(dǎo)致塑料件的使用范圍逐步擴大。 塑料模具是工業(yè)上專門用來生產(chǎn)塑料制品的工具，這個工具內(nèi)有成型模腔。在工作時，將塑料模具安裝在注塑機上，高溫狀態(tài)下的塑料顆粒呈熔融狀態(tài)被注入成型模腔內(nèi)，在腔內(nèi)經(jīng)過塑料模具冷卻系統(tǒng)冷卻后成型，然后上模與下模分開，模具的脫模系統(tǒng)中的頂出機構(gòu)將成品從模腔頂出脫離模具，接著塑料模具再合閉進行下一次注塑成型，整個工作過程是循環(huán)進行的。塑料模具的具體結(jié)構(gòu)有很多種，但基本結(jié)構(gòu)是一致的，塑料種類和特性、塑料制品的外形尺寸特點以及所選注射機型號等原因決定了塑料模具的結(jié)構(gòu)變化。模具主要由澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、型芯型腔和標準件組成。因為澆注系統(tǒng)和型芯型腔是與塑料直接接觸部分，是塑料模具構(gòu)成部分中比較復(fù)雜、變化較大，加工工藝要求最高的部分。 目前，我國的模具企業(yè)大多屬于中低檔企業(yè)，技術(shù)水平不高，很多的高精度、高質(zhì)量模具仍然依賴進口，比如李克強總理就曾經(jīng)指出“我們連圓珠筆的筆頭都造不出來，需要進口”這一技術(shù)低端現(xiàn)象。對于行業(yè)來說，不斷提高技術(shù)水平，走向尖端，是發(fā)展的必然選擇。在模具行業(yè)里，一般的設(shè)計人員并不少見，而高端技術(shù)人才十分缺乏。如果要改變我國的模具行業(yè)低端現(xiàn)象，作為設(shè)計人員就要有更高的技術(shù)水平與實踐經(jīng)驗。 1 塑件的成型設(shè)計 1.1 塑件的分析 1.1.1 外型尺寸 本設(shè)計為塑料藥膏盒尺寸如圖1-1所示，該件的厚度為1mm，未注拔模斜度為1°，未注圓角為R1，外型尺寸小，注塑流程相對較短，非常適合注塑成型。 圖1-1 藥膏盒 1.1.2 脫模斜度 該塑料件以聚苯乙烯（PS）為原材料，參考表1-1可得，該塑料件的型芯、型腔的脫模斜度為1°. 表1-1 塑料常用的脫模斜度 塑料名稱 脫模斜度 型腔 型芯 PVC、PC、PSF 35′～40′ 30′～50′ PS、PMMA、ABS、POM 35′～1°30 30′～40′ PF、UF、MF、OAP、EP 25′～40′ 20′～50′ 1.1.3 外觀要求 要求外表面光滑，無毛刺出現(xiàn)、無縮痕現(xiàn)象，澆口不允許設(shè)計在產(chǎn)品外表面。 1.2 PS材料分析 1.2.1 成型特點 聚苯乙烯性能方面比較脆，容易出現(xiàn)裂紋，所以產(chǎn)品脫模斜度要適當，脫模力度要均勻；熔融狀態(tài)下流動性好，要求模具的間隙不能大，防止成型飛邊，出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象；在模具設(shè)計中，當使用聚苯乙烯為原料時，模具大多設(shè)計成點澆口形式；適合高溫成型，而且要延長注射時間，用來防止產(chǎn)品變形。 1.2.2 PS的性能指標 經(jīng)查資料所得PS的性能指標如表1-2所示 表1-2 PS的主要性能指標 密度g/㎝3 1.05 吸水率 % 0.03 - 0.05 透明性 透明 抗張強度(KG/CM^2) 350 - 630 伸長率 % 1.0 - 2.5 彎曲強度(KG/CM^2) 610 - 960 成型收縮率 mm/mm 0.001 - 0.006 壓縮強度(KG/CM^2) 810 - 1120 導(dǎo)熱系數(shù)10^-4卡/秒 * CM/℃ 24 比熱 (卡/℃ * g) 0.32 熱膨脹系數(shù)(10^-5/℃) 6 - 8 連續(xù)耐熱溫度 (℃) 66 - 77 2 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 2.1 分型面位置的確定 2.1.1 確定型腔數(shù)目 型腔數(shù)目應(yīng)根據(jù)塑料件的外形尺寸、生產(chǎn)需求、生產(chǎn)成本等因素來綜合考慮。因為由于本塑料件尺寸外形較小，屬于小零件，而且結(jié)構(gòu)簡單。根據(jù)moldfolw軟件中的模流分析可得，采用一模四腔最合適，如圖2-1所示，在節(jié)約生產(chǎn)模具成本的同時可以滿足該塑料件的大批量生產(chǎn)。 圖2-1型腔數(shù)目 2.1.2 型腔的排列方式 正為了保證模具的壓力和溫度平衡，采用了將型腔四角對稱排位，如圖2-2所示。 圖2-2型腔排列 2.1.3 模仁的設(shè)計 模仁設(shè)計參考圖如圖2-3所示。 圖2-3模仁設(shè)計參考圖 一般情況中設(shè)計原則如下： 1） 塑料件沿到模仁邊沿的距離不小于15mm。 2） 塑料件頂端至定模仁頂端距離大于10m。 3） 塑料件低端到動模仁底端距離大于15mm。 所得到的的A、B、C、D最好為整數(shù)，并且相對于模具中線對稱。 如圖2-4所示，塑料藥膏盒模具的模仁設(shè)計符合上述原則。 圖2-4塑料藥膏盒模具模仁設(shè)計 2.1.4 分型面的設(shè)計 分型面的設(shè)計要符合塑料件脫模的要求，確保塑料件留在動模上；方便頂出塑料件，頂出痕跡不顯露在外觀，不能損壞塑料件光滑的外表面；要有利于模具加工。 綜上所述，分型面位置如圖2-5中箭頭所示。 圖2-5分型面示意圖 2.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計 2.2.1 選擇澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)一般分為冷流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩種。 但是由于采用冷流道澆注系統(tǒng)的模具，結(jié)構(gòu)較簡單，方便設(shè)計生產(chǎn)；模具的生產(chǎn)成本也低，比較經(jīng)濟劃算；進入冷流道澆注系統(tǒng)的塑料也相對穩(wěn)定。所以再根據(jù)該塑料件的生產(chǎn)成本及其大批量生產(chǎn)的特點，故選擇冷流道澆注系統(tǒng)。 2.2.2 澆口設(shè)計 設(shè)計要求：澆口位置要選擇在分型面上，動定模分離后澆口能自動拉斷，要方便自動化操作。去除澆口以后，塑件上留下的痕跡不明顯，不影響塑件表面的美觀。與四個型腔的距離盡量相等，使流程最短并利于模具排氣。 綜上所述，決定采用點澆口形式最為合適。其具體數(shù)據(jù)如圖2-6所示。 圖2-6點澆口 最終確定a=2°，b=20°，c=0.2°，d=1. 2.2.3 分流道設(shè)計 要保證四個型腔上澆口位置相同，分流道長度相同。因為型腔采用一模四腔、四角對稱排列方式，所以分流道的布置形式如圖2-7所示。 圖2-7分流道布置形式 此次選用U型分流道，其截面分析數(shù)據(jù)如圖2-8所示 圖2-8 U型分流道截面分析 2.2.4 主流道設(shè)計 主流道一般處于塑料模具中心、塑料熔體的入口處，它將高溫狀態(tài)下的塑料熔體導(dǎo)入分流道中。為了方便模具脫模，主流道在設(shè)計上大多采用圓錐形，本套模具采用的主流道及其數(shù)據(jù)如圖2-9所示。 圖2-9主流道 3 選取注射機 3.1 計算注射量 通過三維軟件UG分析計算得到： 塑件體積V塑≈1.8㎝3； 塑件質(zhì)量m塑＝PV塑＝1.05×1.8＝1.89g（P值參考表1-2，可取1.05 g/㎝3）。 3.2 注射成型的工藝參數(shù) 根據(jù)塑料件的結(jié)構(gòu)分析和聚苯乙烯的成型特點，經(jīng)查相關(guān)資料得到該塑料件的注射成型工藝參數(shù)如表3-1所示。 表3-1聚苯乙烯（PS）注射成型工藝參數(shù) 注射機類型 柱塞式 噴嘴形式 直通式 溫度/℃ 160 - 170 模具溫度/℃ 20 - 60 料筒溫度/℃ 前段 170 - 190 注射壓力/MPa 60 - 100 中段 — 保壓壓力/MPa 30 - 40 后端 140 - 160 注射時間/s 0 - 3 保壓時間/s 15 - 40 冷卻時間/s 15 - 30 成型周期/s 40 - 90 3.3 確定注射機型號 該塑料件采用注射成型加工方式，采用一模四腔結(jié)構(gòu)分布。因為考慮到塑料件結(jié)構(gòu)組成、大批量的生產(chǎn)特點及注射工藝參數(shù)等因素初選XS-ZS-22型注射機。其主要技術(shù)參數(shù)如表3-2所示。 表3-2 XS-ZS-22主要技術(shù)參數(shù) 一次注射量/㎝3 20 - 30 螺桿直徑/mm 20 - 25 注射壓力/MPa 75 - 117 注射方式 雙柱塞 鎖模力/kN 250 最大注射面積/㎝3 90 最大開模行程/mm 160 模具最大厚度/mm 180 定位圈直徑/mm 63.5 模具最小厚度/mm 60 4 注塑模模架的選定 4.1 注射模具的基本結(jié)構(gòu) 4.1.1 單分型面注射模 單分型面注射模結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。 圖4-1單分型面注射模 1-動模板；2-定模板；3-冷卻水道；4-定模座板；5-定位圈；6-澆口套；7-型芯；8-導(dǎo)柱；9-導(dǎo)套；10-動模座板；11-支撐板；12-支撐釘；13-推板；14-推板固定板；15-主流道拉料桿；16-推板導(dǎo)柱；17-推板導(dǎo)套；18-推桿；19-復(fù)位桿；20-墊塊；21-注射機頂桿。 4.1.2 雙分型面注射模 雙分型面結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。 圖4-2雙分型面注射模 1-模腳；2-托板；3-動模板；4-推板；5-拉桿導(dǎo)柱；6-限位銷；7-彈簧；8-定距拉板；9-型芯；10-澆口套；11-面板；12-定模板；13-導(dǎo)柱；14-復(fù)位桿；15-面針板；16-底針板。 4.2 模架的選擇 4.2.1 龍記細水口 綜合塑料件的結(jié)構(gòu)特點，以及澆口的設(shè)計，故選擇該注塑模的模架為龍記細水口系列模架。型號為DCI，模胚規(guī)格為2530，A板厚度為50，B板厚度為60，C板厚度為80，具體如圖4-3所示。 圖4-3細水口模架 5 脫模系統(tǒng)設(shè)計 5.1 設(shè)計要求 1）推出機構(gòu)的位置設(shè)計要符合塑料件外觀要求。 2）推出機構(gòu)要使塑料件的頂出力均勻。 3）推出機構(gòu)的導(dǎo)向復(fù)位系統(tǒng)要可靠。 4）推出機構(gòu)的零件盡量可能選用標準件。 5.2 頂出機構(gòu)設(shè)計 該塑料件的頂出方式采用動模頂出，因為其模具的結(jié)構(gòu)比較簡單，便于模具的加工制造。動模頂出方式如圖5-1所示。 圖5-1動模頂出方式 5.2.1 頂出距離 一般規(guī)定被頂出的塑料件距模具大于5～10mm，如圖5-2所示。 圖5-2頂出行程 5.2.2 頂出裝置選擇 因為圓頂桿及圓頂桿孔在模具上都方便加工，而且圓頂桿也能作為標準件，成本低廉。符合塑料藥膏盒模具低成本生產(chǎn)加工的原則，所以頂出裝置選擇圓頂桿，如圖5-3所示。 圖5-3圓頂桿推出裝置 5.2.3 圓推桿設(shè)計 為了使脫模力大，使塑料件能夠平穩(wěn)脫離模具，圓推桿的直徑一般取大一點。塑料藥膏盒模具所選用圓推桿如圖5-4所示。 圖5-4圓推桿 6 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 6.1 冷卻形式的確定 普通冷卻方式分為平行冷卻和連續(xù)冷卻兩種，塑料藥膏盒模具采用普通冷卻形式中的平行冷卻方式，如圖6-1所示。 圖6-1水路平行冷卻方式 6.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 冷卻系統(tǒng)的作用為了縮短塑料件的成型周期，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時，要提高冷卻速度，使塑料件冷卻均勻，且冷卻系統(tǒng)盡量加工簡單。因為水路橫向布置加工簡單，冷卻速度快、效率高，所以水路布置大多采用橫向布置。圖6-1所示的便是橫向布置。冷卻系統(tǒng)一般有以下幾個要求： 1） 水路距塑料件至少為20mm。 2） 距螺釘至少為5mm。 3） 距模仁頂針至少為4mm。 4） 冷卻水路的水孔直徑一般為6mm、8mm、10mm、12mm。 5） 水井直徑一般有16mm、20mm、25mm。 6） 避免模具表面冷卻不均勻情況出現(xiàn)。 因為塑料藥膏盒尺寸不大，所以水路直徑選擇為8mm。 同時要注意水路與其他零件的位置，不能與其他零件相碰撞。在水嘴25-30mm范圍內(nèi)無其他零件。 總 結(jié) 本次設(shè)計是對大學(xué)三年所學(xué)的專業(yè)知識的一次匯總，一定程度上檢測了個人對模具設(shè)計與制造這門學(xué)科的理解深度和掌握程度。這次設(shè)計對于大三學(xué)生來說是一次很好的學(xué)業(yè)測試機會也是一名大三學(xué)生必須經(jīng)歷的一次機會，同時也是對自己的一個挑戰(zhàn)。我們大學(xué)三年的所學(xué)知識，所得到的經(jīng)驗都將在這個設(shè)計中體現(xiàn)出來。 這次設(shè)計中，我們查閱大量資料書籍，將平時所學(xué)的專業(yè)理論知識、實訓(xùn)經(jīng)驗、對二維制圖軟件以及三維制圖軟件的掌握能力揉合在一起，完成了本次設(shè)計。當然，這一切也離不開老師的指導(dǎo)和一起做設(shè)計的同學(xué)們的幫助，如果沒有他們的無私幫助，一個人完成這樣的設(shè)計是非常困難的。 經(jīng)過這次設(shè)計，對很多塑料材料有了進一步的認識，對塑料模具行業(yè)的發(fā)展也有了較深的印象。如果沒有這次設(shè)計，也不會對我國的模具產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀產(chǎn)生直觀的印象。李克強總理的話語始終回繞在腦海，即將走上工作崗位的我們一定要理解總理的心情，為我國的工業(yè)發(fā)展盡自己最大的努力。 在于在面對設(shè)計瓶頸時，自己也懊惱過，但經(jīng)過他人的幫助和自己面對問題不認輸?shù)膽B(tài)度下最終還是戰(zhàn)勝困難，加強了自己敢于面對困難，解決困難的能力。為自己在以后的工作生活中留下了寶貴的經(jīng)歷和精神財富。但是世上沒有十全十美的事物。因為缺少閱歷和實踐能力的不足，本次設(shè)計還是有許多方面有待加強完善，還請老師多多指導(dǎo)。 在以后的生活工作中，我將謙虛謹慎，不斷加強自己的工作學(xué)習(xí)能力，緊跟社會潮流的發(fā)展，貫徹活到老學(xué)到老的精神。 致 謝 附 錄 名稱 圖紙名稱 附錄一 型芯 附錄二 型腔 附錄三 裝配圖 參考文獻 [1] 褚建忠. 塑料模具設(shè)計基礎(chǔ)及項目實踐. 浙江：浙江大學(xué)出版社，2015. 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