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摘 要 模具的生產(chǎn)技術(shù)水平已成為衡量一個國家的水平的產(chǎn)品制造商的一項(xiàng)重要 指標(biāo) 因?yàn)槟＞邲Q心很大程度上質(zhì)量 效率和開發(fā)新產(chǎn)品的能力 目前 中國的工 業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品的多樣性 更新快和激烈的市場競爭 光陰似梭 大學(xué)三年的學(xué)習(xí)一晃而過 為具體的檢驗(yàn)這三年來的學(xué)習(xí)效果 綜 合檢測理論在實(shí)際應(yīng)用中的能力 除了平時的考試 實(shí)驗(yàn)測試外 更重要的是 理論聯(lián)系實(shí)際 即此次設(shè)計的課題為筆筒的注塑模具 本次設(shè)計以筆筒模具為 主線 綜合了成型工藝分析 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 最后到模具零件的加工方法 模 具總的裝配等一系列模具生產(chǎn)的所有過程 在設(shè)計該模具的同時總結(jié)了以往模 具設(shè)計的一般方法 步驟 模具設(shè)計中常用的公式 數(shù)據(jù) 模具結(jié)構(gòu)及零部件 把以前學(xué)過的基礎(chǔ)課程融匯到綜合應(yīng)用本次設(shè)計當(dāng)中來 所謂學(xué)以致用 在設(shè) 計中除使用傳統(tǒng)方法外 同時引用了 CAD Pro E 等電腦軟件 使用 Office 工 具等現(xiàn)代化的電腦手段 力求達(dá)到減小勞動強(qiáng)度 提高工作效率的目的 本次設(shè)計中得到了諸位老師的指點(diǎn) 非常感機(jī)械學(xué)院各位老師的精心教誨 由于實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論技術(shù)有限 本設(shè)計的錯誤和不足之處在所難免 希望各位 老師批評指正 關(guān)鍵詞 筆筒 點(diǎn)澆口 注塑模 ABSTRACT Here to enter the need to turn over a source of plastic materials low price quality and performance characteristics it is in computers and mobile phones cars and electrical and electronics instruments appliance and products manufacturing is an alternative to the role of the most widely used an injection is a thermoplastic concrete shape of the main method the scope of application is very large Been shaping the plastic materials in rolls of the material being heated which has become a highly fluid bolts or as the pressure of tools the melted by regulated by a high pressure injection mould of form after a cooling and solidify and then die from the adjustment as of plastic The product is of daily use of plastic bottle and with high practicability the product design for mass production the design molds to have high molding efficiency the system can automatically release in addition to ensure the quality of the surface forms a side gate and therefore use single cent for the injection the side gate automatically release the structure of the type the machine mold is a choice of a module four chambers structure the system uses the side gate to push out of shape form a board with the agency to complete the forms of the launch of the process Key words injection side gate a core 目 錄 第一章 塑件分析 x 1 1 塑件描述及設(shè)計要求 x 1 2 塑件批量 x 1 3 塑件體積和質(zhì)量計算 x 第二章 注塑機(jī)的確定 x 第三章 模具設(shè)計有關(guān)計算 x 3 1 凹模工作尺寸計算 x 3 2 凸模工作尺寸計算 x 第四章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 x 4 1 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 x 4 1 模具工作過程描述 x 第五章 注塑機(jī)參數(shù)校核 x 5 1 最大注塑量校核 x 5 2 鎖模力校核 x 5 3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 x 5 2 開模行程校核 x 5 2 型腔壁厚 底板厚度校核 x 5 2 模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計 x 參考文獻(xiàn) xx 致謝 xx 第一章 塑件分析 1 1 塑件描述及設(shè)計要求 本塑件為以杯型的簡易筆筒 實(shí)用性強(qiáng) 便于理解基本的模具設(shè)計的理念 成型的方法 模架及其常用標(biāo)準(zhǔn)間的選取 基于此基礎(chǔ) 為便于大批量的生產(chǎn) 本塑件采用一模四腔 點(diǎn)澆口 設(shè)計的模具要有較高的注塑效率 澆注系統(tǒng)要能夠自動脫模 選用單分型面注射 模 推出形式為頂桿推出機(jī)構(gòu)完成塑件的推出 塑件的工藝性能要求注塑模中有冷卻系統(tǒng) 因此在模具設(shè)計中也進(jìn)行了設(shè)計 材料要耐用 耐磨 可以承受較大的沖擊力 不易摔壞 好看 有光澤 表面較光滑 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 可以耐高溫 一般低于 100oC 耐化學(xué)腐蝕 本次的設(shè)計查閱了大量的專業(yè)資料和書籍 豐富了設(shè)計過程 筆筒形狀如下圖 通過測量 尺寸如下 壁厚為 2mm 1 2 塑件批量 本產(chǎn)品為大規(guī)模批量生產(chǎn)制品 采用一模四腔 提高生產(chǎn)效率 縮短生產(chǎn)周期 1 3 塑件體積和質(zhì)量計算 該產(chǎn)品材料為 PP 查書本得知其密度為 0 89 0 91 收縮率為 1 0 2 5 計算其平均密度為 0 90 g cm3 平均收縮率為 1 75 使用 PRO E 軟件畫出三維實(shí)體圖 軟件能自動計算出所畫圖形澆道凝料 和塑件的體積 另預(yù)置澆道凝料為 3000 mm3 PRO E 計算塑件體積得 41045 8 mm3 因此估算塑件體積為 45000 mm3 縮寫 材料全稱 相對密度 模溫 料筒溫度 收縮率 注射壓力 MPA PP 聚丙烯 0 89 0 91 40 60 160 230 1 0 2 5 2 0 70 140 M 密度 體積 40 5g 本塑件為日常生活中所常見的塑料制品 主要用于放置各種筆類 根據(jù)其 使用的特殊性 綜合分析各種塑料的性能 聚丙烯 pp 為最佳材料 PP 的主要特點(diǎn)如下 成白色蠟狀 無毒 透明 有著極低的密度 0 89 0 91 固質(zhì)量很輕 是大品種塑料中最輕的 一種 化學(xué)穩(wěn)定性好 在室溫下溶劑不能溶解 且有著優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性和 耐 耐熱性好 其最高使用溫度達(dá) 150 C 最低使用溫度達(dá) 15 C 電性能優(yōu)異 耐高頻電絕緣性好 在潮濕環(huán)境中也具有良好的電絕緣性 有著優(yōu)異的力學(xué)性能 包括拉伸強(qiáng)度 壓縮強(qiáng)度和硬度 突出的剛性和 耐彎曲疲勞性能 PP 比 PE 容易發(fā)生熱 光氧化 耐氣候老化性差 必須添加抗氧劑或紫外 線吸收劑 耐抗沖擊性能較差 尤其是低溫沖擊性差 對缺口十分敏感 PP 的結(jié)晶性能導(dǎo)致制品的不透明性 此外 聚丙烯的屈服強(qiáng)度 彈性 硬度及抗拉 抗壓強(qiáng)度等都高于聚乙烯 其拉伸強(qiáng)度甚至高于聚苯乙烯和 ABS 聚丙烯吸水率低 絕緣性能好 能耐弱 酸 弱堿 但是 聚丙烯在氧 熱 光的作用下極易降解老化 所以必須加入 防老化劑 定向拉伸后的聚丙烯可制作鉸鏈 抗彎曲疲勞強(qiáng)度特別高 聚丙烯 成型加工時收縮率較大 易導(dǎo)致成型加工出來的制件出現(xiàn)變形 縮孔等缺陷 第二章 注塑機(jī)的確定 注射機(jī)的選取 V 4 41 4cm3 168cm3 Q 0 90 168 152g 因此 注射機(jī)的額定注射量應(yīng) 152 0 8 190g 鎖模力的計算 脹型力 制品投影面積 A 型腔壓強(qiáng) P 投影面積 35 35mm2 型腔壓強(qiáng) P 20MPa 脹型力 76930N 鎖模力 脹型力 0 8 96163N 96t 所以初步選擇 KM100C 型注射機(jī) KM100C 型注射機(jī)的主要參數(shù) 額定鎖模 力 t 機(jī)型 螺桿型號 額定射膠 量 g 容模尺寸 寬 高 厚 100 JM100C B 160 410 580 180 400 第三章 模具設(shè)計有關(guān)計算 3 1 凹模工作尺寸計算 凹模亦稱型腔 是成型塑件外表面的主要零件 是裝在定模板里的鑲件 用以成型塑料制品的外表面 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)隨制品的結(jié)構(gòu)和模具的加工方法而變 化 凹模按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式 制品原料為 PP 收縮率為 1 0 2 5 則 根據(jù)塑件軸向尺寸 95mm 精度等級 MT5 查表maxin 21 75 cpS 7 2 得模具制造公差為 IT 11 查標(biāo)準(zhǔn)公差 GB1800 79 得模具制造誤差 0 17z 凹模深度 0 1702H S 963M 1 根據(jù)塑件直徑 70mm 精度等級 MT5 查表 7 2 得模具制造公差為 IT 11 查標(biāo)準(zhǔn)公差 GB1800 79 得模具制造誤差 0 2zm 凹模徑向尺寸 0 1703D S 34M 1 3 2 凸模工作尺寸計算 凸模亦稱型芯 是成型塑件內(nèi)表面的零件 成型其主體部分內(nèi)表面的零件 稱為主型芯或凸模 而成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿 成型塑件塑 件上內(nèi)螺紋的稱為螺紋型芯 它是裝在動模里的鑲件 用以成型塑料制品的內(nèi) 部結(jié)構(gòu) 凸模也有整體式和組合式兩種 根據(jù)塑件軸向尺寸 95mm 精度等級 MT5 查表 7 2 得模具制造公差為 IT 11 查標(biāo)準(zhǔn)公差 GB1800 79 得模具制造誤差 0 15zm 00 152h S94633m 1 根據(jù)塑件直徑 70mm 精度等級 MT5 查表 7 2 得模具制造公差為 IT 11 查標(biāo)準(zhǔn)公差 GB1800 79 得模具制造誤差 0 2zm 凸模徑向尺寸 0 203D S6714m 1 第四章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 1 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 分型面的選擇 塑料在模具型腔凝固形成塑件 為了將塑件取出來 必須將模具型腔打開 也就是必須將模具分成兩部分 即定模和動模兩大部分 定模和動模相接觸的 面稱分型面 通常有以下原則 1 分型面的選擇有利于脫模 分型面應(yīng)取在塑件尺寸的最大處 而且應(yīng) 使塑件流在動模部分 由于推出機(jī)構(gòu)通常設(shè)置在動模的一側(cè) 將型芯設(shè)置在動 模部分 塑件冷卻收縮后包緊型芯 使塑件留在動模 這樣有利脫模 如果塑 件的壁厚較大 內(nèi)孔較小或者有嵌件時 為了使塑件留在動模 一般應(yīng)將凹模 也設(shè)在動模一側(cè) 拔模斜度小或塑件較高時 為了便于脫模 可將分型面選在 塑件中間的部位 但此塑件外形有分型的痕跡 2 分型面的選擇應(yīng)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求 3 分型面的選擇應(yīng)有利于成型零件的加工制造 4 分型面應(yīng)有利于側(cè)向抽芯 但是此模具無須側(cè)向抽芯 此點(diǎn)可以不必 考慮 分型面方案圖 流道系統(tǒng)的設(shè)計 普通澆注系統(tǒng)由主流道 分流道 澆口和冷料井組成 在設(shè)計澆注系統(tǒng)之 前必須確定塑件成型位置 本制品采用一模四腔 澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注塑模具 設(shè)計的一個重要的環(huán)節(jié) 它對注塑成型周期和塑件質(zhì)量 如外觀 物理性能 尺寸精度 都有直接的影響 設(shè)計時必須按如下原則 1 型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱 防止模具承受偏載而造成溢料 現(xiàn)象 2 型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸 3 系統(tǒng)流道應(yīng)盡可能短 斷面尺寸適當(dāng) 太小則壓力及熱量損失大 太大則塑料耗費(fèi)大 盡量減少彎折 表面粗糙度要低 以使熱量及壓 力損失盡可能小 4 對多型腔應(yīng)盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進(jìn)入各個型腔的深處及 角落 及分流道盡可能平衡布置 5 滿足型腔充滿的前提下 澆注系統(tǒng)容積盡量小 以減少塑料的耗量 6 澆口位置要適當(dāng) 盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小型芯 防止型芯變形澆 口的殘痕不應(yīng)影響塑件的外觀 一 主流道的設(shè)計 主流道是塑料熔體進(jìn)入模具型腔是最先經(jīng)過的部位 它將注塑機(jī)噴嘴注出 的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔 其形狀為圓錐形 便于熔體順利的向前流動 開模時主流道凝料又能順利拉出來 主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動 速度和充模時間 由于主流道要與高溫塑料和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞 通 常不直接開在定模上 而是將它單獨(dú)設(shè)計成主流道套鑲?cè)攵０鍍?nèi) 主流道套 通常又高碳工具鋼制造并熱處理淬硬 塑件外表面不許有澆口痕 又考慮取料 順利 對塑件與澆注系統(tǒng)聯(lián)接處能自動減斷 采用帶直流道與分流道的潛伏式 點(diǎn)澆口 為了方便于拉出流道中的凝料 將主流道設(shè)計成錐形 錐度為 3 內(nèi) 表面的粗糙度為 Ra0 8 微米 孔徑為 0 5 毫米 主流道的設(shè)計要點(diǎn)如下 1 為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹 主流 道設(shè)計成圓錐形 因 ABS 的流動性為中性 故其錐度取 3 度 過大會造 成流速減慢 易成渦流 內(nèi)壁粗糙度為 R0 8um 2 主流道大端呈圓角 其半徑取 r 1 3mm 以減少流速轉(zhuǎn)向過渡的阻力 r 1 5mm 3 在保證塑件成形良好的情況下 主流道的長度應(yīng)盡量短 否則會使主流 道的凝料增多 且增加壓力損失 使塑料熔體降溫過多影響注射成形 4 為使熔融塑料完全進(jìn)入主流道而不溢出 應(yīng)使主流道與注射機(jī)的噴嘴緊 密對接 主流道對接處設(shè)計成半球形凹坑 其半徑為 r2 r1 1 2 其 小端直徑 D d 0 5 1 凹坑深度常取 3 4mm 在此模具中取 r2 11 12mm 5 由于主流道要與高溫高壓的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞 所以主流 道部分常設(shè)計成可拆卸的主流道襯套 以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)加工和熱 處理 其大端兼作定位環(huán) 圓盤凸出定模端面的長度 H 5 10mm 二 冷料井設(shè)計 冷料井位于主流道正對面的動模板上 或處于分流道末端 其作用是接 受料流前鋒的 冷料 防止 冷料 進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量 開模時又能將 主流道的凝料拉出 冷料井的直徑宜大于大端直徑 長度約為主流道大端直徑 基于本次設(shè)計的模具 可采用底部帶有拉料桿的冷料井 這類冷料井的底部由 一個拉料桿構(gòu)成 拉料桿裝于型芯固定板上 因此它不能隨脫模機(jī)構(gòu)運(yùn)動 利 用球頭形的拉料桿配合冷料井 三 分流道設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道 一般開在分型面上 起分流和轉(zhuǎn)向的 作用 分流道截面的形狀可以是圓形 半圓形 矩形 梯形和 U 形等 圓形和 正方形截面流道的比面積最小 流道表面積于體積之比值稱為比表面積 塑料 熔體的溫度下降小 阻力小 流道的效率最高 但加工困難 而且正方形截面 不易脫模 所以在實(shí)際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形 半圓形及 U 形 分流道設(shè)計要點(diǎn) 1 在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體能順利的充滿型腔的前提下 分流 道截面積與長度盡量取小值 分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過度 2 分流道較長時 在分流道的末端應(yīng)開設(shè)冷料井 對于此模來說在分流 道上不須開設(shè)冷料井 3 分流道的位置可單獨(dú)開設(shè)在定模板上或動模板上 也可以同時開設(shè)在 動 定模板上 合模后形成分流道截面形狀 4 分流道與澆口連接處應(yīng)加工成斜面 并用圓弧過度 5 分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置 從在輸送 熔料時減少壓力損失 熱量損失和減少澆道凝料的要求出發(fā) 應(yīng)力求縮短 四 分流道的布局 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡兩種 根據(jù)本模具的要求 我們選取平衡式 也就是指分流道到各型腔澆口的長度 斷面形狀 尺寸都相 同的布置形式 它要求各對應(yīng)部位的尺寸相等 這種布置可實(shí)現(xiàn)均衡送料和同 時充滿型腔的目的 是成型的塑件力學(xué)性能基本一致 而且在此模具中不會造 成份流道過長的缺點(diǎn) 型腔的布局分布和流道設(shè)計如圖 選取的模架為龍紀(jì)簡化細(xì)水口 FCI 型模架 其結(jié)構(gòu)如圖 4 2 模具工作過程 動作原理 描述 開模時 注塑機(jī)推動推桿墊板使動定模板分開 在導(dǎo)柱導(dǎo)向的作用和止動螺栓的控制下 動定模順利分型 同時拉料桿拉斷澆口 使塑件在頂桿的作用下順利脫出 閉合時 同樣 在導(dǎo)柱和導(dǎo)套的導(dǎo)向作用以及止動螺栓的控制下通過頂柱使頂桿先于型腔復(fù)位 以免頂桿 碰到型腔 損壞模具 第五章 注塑機(jī)參數(shù)校核 5 1 最大注塑量校核 注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積 包括流道及澆口凝料和飛 邊 通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好是注塑機(jī)的最大注塑量的 80 所以選用的 注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)滿足 0 8 V 機(jī) V 塑 V 澆 式中 V 機(jī) 注塑機(jī)的最大注塑量 180 cm3 V 塑 塑件的體積 該產(chǎn)品 V 塑 41cm 3 V 澆 澆注系統(tǒng)體積 該產(chǎn)品 V 澆 4cm 3 故 V 機(jī) 168cm 3 5 2 鎖模力校核 F 鎖 pA 式中 p 熔融型料在型腔內(nèi)的壓力 該產(chǎn)品 A 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和 經(jīng)計算 A 35 35mm2 F 鎖 注塑機(jī)的額定鎖模力 故 F 鎖 pA 20Mpa 35 35 mm3 96N 選定的注塑機(jī)的壓力為 100N 故滿足要求 5 3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 該模具的外形尺寸為 KM100 C 型注射機(jī)模板最大安裝尺40m 寸為 故能滿足模具的安裝要求 41058 由于 KM100 C 型注射機(jī)所允許模具的最小厚度為 最大厚度min20H 即模具閉合高度滿足 的安裝條件 max3H minax 閉 所以 KM100 C 型注射機(jī)滿足模具安裝要求 5 4 開模行程校核 注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān) 如全液壓合模機(jī)構(gòu)的注塑機(jī) 故注塑機(jī)的 開模行程應(yīng)滿足下式 S 機(jī) 注塑機(jī)最大開模行程 230mm H1 頂出距離 100mm H2 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 120 S 機(jī) H 模 H min H1 H 2 5 10 5 5 型腔壁厚 底板厚度校核 由側(cè)壁厚計算公式 1 2ctrP 608 435ct m 由底板計算公式 23Pr4 dt 5 6 模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計 1 定模鑲件的冷卻 在定模鑲件產(chǎn)品的上方通 1 條直的冷卻流道 便于產(chǎn)品頂部的冷卻 并用銅 塞堵住不接水嘴的孔 這樣均勻分布的冷卻系統(tǒng)足夠產(chǎn)品的冷卻 2 動模鑲件的冷卻 在型芯內(nèi)鉆削水管 如圖示意 參考文獻(xiàn) 1 許發(fā)樾 實(shí)用模具設(shè)計與制造手冊 M 2000 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 10 2 張維和 注塑模具設(shè)計實(shí)用教程 M 2007 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2007 9 3 劉昌祺 塑料模具設(shè)計 M 1998 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1998 10 4 朱冬梅 畫法幾何及機(jī)械制圖 M 2000 北京 高等教育出版社 2000 12 致謝 兩周的課程設(shè)計已近尾聲 一個合格的準(zhǔn)大四學(xué)生要對待不僅僅在課題上 重要性 還要知識的渴求 因?yàn)檫@也是一種責(zé)任 自己的設(shè)計與學(xué)院老師對我們的教育與培養(yǎng)是分不開的 因?yàn)橐粋€好的領(lǐng) 路人才是成功的關(guān)鍵 在這一次考驗(yàn)中我要以自己最大努力作好這次課程設(shè)計說明書和三維 二 維圖的繪制 完成這一學(xué)期學(xué)習(xí)注塑模具最好的檢驗(yàn) 也是學(xué)院賦予我們一個 使命 給升入大四結(jié)束大三畫上一個完美的句號 經(jīng)過這次課程設(shè)計 不管在設(shè)計上 分析問題的能力 合作精神 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?工作作風(fēng)等 使我對次專業(yè)知識有個開拓性的認(rèn)識 其次 我還要特別是學(xué)院各位對我的支持與悉心指導(dǎo) 在設(shè)計期間老師幫 助我理清設(shè)計思路 指導(dǎo)設(shè)計方法 提出有效的改進(jìn)方案 老師淵博的知識 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕田L(fēng) 誨人不倦的態(tài)度和學(xué)術(shù)上精益求精的精神使我受益終生 同時我 再次感謝各位老師在學(xué)習(xí)期間對我的嚴(yán)格要求 感謝身邊同學(xué)的熱心幫助 我 想用自己努力去創(chuàng)造成功與未來 裝配圖 型腔型芯圖 塑件圖 AutoCAD 圖 形