基于proE的肥皂盒模具设计

基于Pro/E的肥皂盒模具设计摘要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，有些是把肥皂盒做成水果造型，有些是动植物造型，来吸引顾客的目光，以引发人们的购买欲。

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.在生活中,我们把肥皂放在盒上的时候，常常会因肥皂盒内积水而使肥皂软化掉，这样就会降低肥皂的使用寿命。

也有些肥皂盒在下盖底部打孔，使水容易流出，但是这类肥皂盒的缺点是，会因下面漏水，把房间里弄的湿湿的。

此次设计的肥皂盒是在上盖上打孔，肥皂放在上盖上，这样水会沿孔斜度往下盖流，水积在下盖里，上下盖之间有一定的距离保证一定的时间里水不会满到上盖的肥皂上，积水手动倒掉即可，这样即保证了肥皂的利用率，又保证了房间的清洁。

其设计方案通过Pro/E建模.关键词模具；日用产品；注塑；肥皂盒目录摘要 (I)第一章绪论 (1)1.1 Pro/ENGINEER野火版简介 (1)1.2 技术经济分析 (1)1.3 模具设计概述 (2)第二章肥皂盒产品设计 (5)2.1肥皂盒产品的材料选择 (5)2.2肥皂盒的形状及尺寸设计 (5)第三章模具材料的选择 (10)3.1模具材料的选择 (10)3.2确定型腔数量及排列方式 (12)3.3确定浇注系统和排气系统 (12)3.4决定注射模的主要尺寸 (14)结论 (16)参考文献 (17)致谢 (18)第一章绪论1.1Pro/ENGINEER野火版简介Pro/ENGINEE R系列软件是美国参数技术公司的主打产品。

此软件提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关等概念彻底改变了机械CAD/CAE/CAM的传统观念，这些全新的概念已成为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准。

利用该概念开发出来的第三代机械CAD/CAE/CAM产品Pro/ENGINEE R软件能将设计至生产的全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，既能实现所谓的并行工程。

从设计思想上看，Pro/ENGINEER系统可以实现真正的全相关性，任何修改都会自动反映到所有的相关对象；它具有真正管理并发进程、实现并行工程的能力；他具有强大的装配功能，能够始终保持设计者的设计意图；利用它可以极大地提高设计效率。

从实用性上看，Pro/ENGINEER系统界面简洁，概念清晰，符合工程技术人员的设计习惯；其整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型；它不但可以应用于工作站，而且现在也推出了单机版，从而大大争强了其竞争力。

Pro/ENGINEER野火版是PTC于2003年推出的最新版本。

同以前版本相比，此版本更加强调网络设计应用和协同设计，在界面上有了很大的变化，在功能上更加强调以人为本，一切以最终的设计目标为核心，更加适合于从事设计的工程技术人员。

1.2技术经济分析在现代机械制造业中，模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业，许多新产品的开发和生产，在很大程度上依赖于模具制造技术，特别是在汽车、轻工、电子和航天等行业中尤显重要。

模具制造能力的强弱和模具制造水平的高低，已经成为衡量一个国家机械制造技术水平的重要标志之一，直接影响着国民经济中许多部门的发展。

现代工业的发展，对模具技术的要求越来越高。

综观现代模具技术，正向如下的方向发展：（1）高精度现代模具的精度要求比传统的模具精度至少要高一个数量级。

（2）长寿命现代模具的寿命比传统模具的寿命要高出5～10倍。

如现代模具一般均可达到500万次以上，最高可达6亿次之多。

（3) 高生产率由于采用多能模、多腔注塑模和层叠注塑模等先进模具，可以极大地提高生产率，从而带来显著的经济效益。

如用四工位的注塑模生产塑料汽水瓶，每小时可生产8000件以上。

（4）结构复杂随着社会需求的多样化和个性化以及许多新材料、新工艺的广泛应用，对现代模具的结构形式和行腔也日益复杂。

若采用传统的模具制造方法，不仅成本高、生产率低，而且很难保证模具的质量要求。

1.3模具设计概述1.3.1模具基本结构塑料注射模具主要用来成型热塑性塑料制品，但近年来也越来越多地用于成型热固性塑料制品。

注射模塑（又称注射成型或简称注塑），是成型塑料制品的一种重要方法。

几乎所有的热塑性塑料及多种热固性塑料都可用此法成型。

注射模具的结构是由注射机的形式和制件的复杂程度等因素决定的。

而动模则安装在注射机的移动模板上。

根据模具上各个部件所起的作用，可细分为以下几个部分：1、成型零部件型腔是直接成型塑料制件的部分，它通常由凸模、凹模、型芯或成型杆等构成。

模具的型腔由动模和定模有关部分联合构成。

2、浇注系统将塑料由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，它由主流道、分流道、浇口组成。

3、导向部分为了确保动模与合模时准确对中而设的导向零件。

通常有导向柱、导向孔或在动模与定模上分别设置相互吻合的内外锥面。

4、分型抽芯机构带有内侧凹或侧孔的塑件，在被顶出之前，必须先进行侧向分型，拔出侧向凸模或抽出侧型芯，然后方能顺利脱出。

5、顶出装置在开模过程中，将塑件从模具中顶出的装置。

顶出装置主要由顶杆、顶板、顶出底板以及流道拉料杆等组成。

6、冷却加热系统为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加热系统。

冷却系统一般在模具内开设冷却水道，加热时在模具内部或周围安装加热元件，如电加热元件。

1.3.2主要研究的内容传统的塑料模具设计都是在二维环境下进行的，采用这种设计方法的塑料模具，其制造工艺流程可简要地用图1-1表示。

图1-1 传统的塑料模具设计流程。

1.3.3基于Pro/ENGINEER 的注塑模具设计与制造流程Pro/MOLDESIGN 是Pro/E Wildfire 系统中的一个可选择性的模块，提供了方便实用的三维坏境下塑料模具设计与分析工具，利用这些工具，我们可以由塑料制个的三维实体模型建立起模具装配模型，设计分型面、浇注系统及冷却系统，生成模具成型零件的三维实本模型从而方便而准确地完成塑料模具核心部分的设计工作，再利用Pro/E Wildfire 系统的布局及装配模块。

使用Pro/E Wildfire 设计塑料模具的工艺路线如图1-2所示：分析制件、消化工艺资料设计型腔数目与型腔布局设计分型面 设计浇注系统形式及尺寸 设计冷却系统设计顶出系统设计模具装配结构绘制模具装配图与零件图制件设计 模具结构二维设计工艺准备模具成型零件三维建模数控加工编程成型零件数控加工其他模具零件加工模具装配图1-2 工艺路线 用参才零件和工件建立模具装配设置收缩率对参考零件进行开模检测和厚度检测设计冷却系统设计浇注系统设计分型面零件是否需要改动充模仿真，生成零件三维模型生成二维工程图顶出系统及总装配设计使用塑料顾问进行流动及增充分开模仿真及干涉检测修改参考零Y N其他模具零件加第二章肥皂盒产品设计2.1肥皂盒产品的材料选择因肥皂盒是普通日常生活用品，而且没有特殊性能要求，该塑件材料选用ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物）。

ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，有良好的加工性和染色性能。

ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。

密度为1.02～1.05g/cm³。

ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。

水、无机盐、碱和酸类对ABS几乎无影响。

ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。

ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易与成型加工，经过调色可配成任何颜色。

ABS的缺点是耐热性不高，连续工作温度为70ºC左右，热变形温度为93ºC左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易发脆。

ABS在升温时粘度增高，所以成型压力高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。

1.该设计的优点和缺点：①优点是：结构简单，提高肥皂的使用寿命；②缺点是:积在下盖的积水需人工手动倒出。

2. 此次设计是以上盖为主，下盖为辅。

在上盖的设计中主要要解决以下几个问题：①肥皂放在上盖上时，上盖应有孔，以便水可以从上盖流出。

②上盖设计成平滑曲面，使水可以沿着曲面流人下盖。

③设计浇口时要注意上盖上表面的精度，不能在表面上留有印痕。

3.用途：它迎合现代视觉的美观透明型和色调，使它可广泛用于面包盒、牛油罐等餐桌用品、商品容器、玩具等，水果盘、牙刷，或毛刷的柄、肥皂盒、调味料容器等。

2.2肥皂盒的形状及尺寸设计肥皂盒的功能实现比较容易，因此在设计外形时应更多地考虑其外观形状，使其外观形状更受人们的青睐，再就是使人们在使用时能更方便的拿取和放下肥皂，此外还要解决掉有些肥皂盒在使用中出现的问题，如有些肥皂盒盒底没有漏水的孔。

2.2.1.塑件的结构工艺性该塑件尺寸中等，整体结构较简单，却带有曲面特征。

上盖上表面有六个椭圆突出，与下盖配合的边缘部分也是曲面相接，上盖的上表面的表面精度要求较高，下表面为非工作面，精度要求相对较低，再结合其材料性能，故选一般精度等级5级。

该肥皂盒的总体形状是尽量使用圆角过渡，给人一种圆滑的感觉，符合大众的视觉习惯，总体形状的长度为105㎜，宽度为75㎜，盒盖高度为25㎜，盒身高度为12㎜，该尺寸的肥皂盒基本上能满足日常生活中所有香皂的要求。

2.2.2工艺性分析为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用潜伏式口。

该浇口的分流道位于模具的分型面上，而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。

塑料熔体通过型腔的侧面或推杆的端部注入型腔，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果, 塑件的工艺参数: 模具温度： 50～70℃注射压力： 70～90Mpa保压力： 50～70MP注射时间： 3～5s保压时间： 15～30s冷却时间： 15～30s成型周期： 40～70s2.2.3初步确定型腔数目根据塑件的结构及尺寸精度要求采用一模两腔。

图2-1 型腔分布图2.2.4注射机的选择1. 塑件体积的计算按照图2-1塑件所示尺寸近似计算塑件体积： V1≈26cm з塑件质量: M=26.91g2. 按注射机的最大注射量确定型腔数目根据 1p km m n k -≤得 1p nm m m k +≥k -注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8;p m -注射机最大注射量，cm з或g;1m -浇注系统凝料量，cm з或g ；m -单个塑件体积或质量，cm з或g ；3. 估算浇注系统的体积，其初步设定方案如下图2-2 浇注系统示意图 2223 4.83()50541231242v πππ+=⨯+⨯⨯+⨯⨯221624π+⨯⨯⨯ ≈10.1cm з 4. 43122610.177.60.8p nm m m cm k +⨯+≥==2.2.5分型面的选择设计原则1．设计原则①分型面应选在塑件外形最大轮廓处；②分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模；③分型面的选择应保证塑件的精度要求；④分型面的选择应满足塑件的外观质量要求；⑤分型面的选择要便于模具的加工制造；⑥分型面的选择应有利于排气；⑦分型面选择还要考虑到型腔在分型面上投影面积的大小。