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南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）
南京工程學(xué)院高等教育自學(xué)考試專接本
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)
作 者： 鄭峰 學(xué) 號(hào)： 088811202059
對(duì)接學(xué)校（院系）：江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系
專 業(yè)： 數(shù)控加工與模具設(shè)計(jì)
題 目： 水彩筆筆套注塑模設(shè)計(jì)
指導(dǎo)者：
評(píng)閱者：
二0一三年三月 南京
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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）中文摘要
注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形狀復(fù)雜的塑件。水彩筆是我們?nèi)粘２豢苫蛉钡奈木咧唬使P筆套作為保護(hù)筆尖的部件同樣有著重要的作用和實(shí)際的意義。本課題設(shè)計(jì)了一副水彩筆筆套的注塑模，模具采用一模八穴非平衡式布排，澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口，筆套外形復(fù)雜，采用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型，并用autoCAD繪制了一套模具裝配圖和零件圖。日用品，有時(shí)采用精度和強(qiáng)度不太高的塑料傳動(dòng)，由于塑料具有可塑性強(qiáng)，密度小比強(qiáng)度高、結(jié)緣性、化學(xué)穩(wěn)定性高、外觀多樣的特點(diǎn)，因而受到越來(lái)越多的廠家及人民的喜愛。塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展而應(yīng)而生的，目前塑料制件幾乎已經(jīng)進(jìn)入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。隨著機(jī)械工業(yè)電子工業(yè)，航空工業(yè)、儀器儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展，塑料成型制件的需求量越來(lái)越多，質(zhì)量要求也越來(lái)越高，這就要求成型塑件的模具的開發(fā)，設(shè)計(jì)制造的水平也須越來(lái)越高。本文也就對(duì)日用品中的筆蓋模具設(shè)計(jì)過程進(jìn)行闡述。
關(guān)鍵詞：注塑模；一模八穴；非平衡式；側(cè)澆口；斜導(dǎo)柱；側(cè)向分型
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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）外文摘要
Title Watercolor Bibi set of injection mold design
Abstract:
Njection molding is one of the main methods of thermoplastic plastic molding, plastic parts forming a complex shape. Watercolor pen is one of the essential parts of our daily stationery, watercolor pen as Bibi set protection components also plays an important role and practical significance.This paper designs a set of water injection Bibi set, use of a mold eight cavity unbalanced layout, gating system using the side gate, the cap of a pen with complicated shape, with lateral oblique guide pillar type, and a set of autoCAD drawing die assembly drawing and parts drawing. Daily necessities, plastic transmission sometimes use precision and strength is not too high, because the plastic plasticity, low density, high specific strength, high chemical stability, characteristics, appearance is diverse, so by the manufacturers and the people more and more love. The plastics industry is an emerging industry, is with the development of petroleum industry and should live, the plastic product has entered almost all industrial sectors and people's daily life in all areas.With the development of electronic industry, mechanical industry, aviation industry, instrument industry and daily necessities industry, more and more demand for plastic molding products, also more and more high quality requirements, the development of which requires the molding of plastic mould, design and manufacture level must also more and more high. This paper is on the daily necessities of the pen cover mold design process.
Key word: Injection mold; Mold eight cavities; Unbalanced; The side gate; oblique guide pillar; The side parting
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目 錄
第一章 緒論 1
1.1模具在加工工業(yè)中的地位 1
1.2模具的發(fā)展趨勢(shì) 1
1.3設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造中的作用 2
第二章 塑件的分析 3
2.1明確塑件的設(shè)計(jì)要求 4
2.2生產(chǎn)批量與原材料分析 4
2.3成型工藝方法分析 5
第三章 塑料制品基本參數(shù)的計(jì)算 6
3.1塑件體積和質(zhì)量的計(jì)算 6
3.2產(chǎn)品在分型面上投影面積的計(jì)算 6
3.3分型面的選擇 7
第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8
4.1注射模具澆注系統(tǒng)的組成 8
4.2主流道的設(shè)計(jì) 8
4.3冷料穴設(shè)計(jì) 9
4.4澆口襯套的設(shè)計(jì) 10
4.5澆口的形式 10
4.6分流道的設(shè)計(jì) 11
4.7分流道的截面形狀和尺寸 12
4.8流程比的校核 13
4.9澆注系統(tǒng)的體積和澆注系統(tǒng)凝料質(zhì)量的計(jì)算 14
第五章 注塑機(jī)的確定 16
5.1注射機(jī)的選型 16
5.2模架的選用 17
第六章 模具成型零件的有關(guān)計(jì)算 19
6.1型芯的尺寸計(jì)算 19
6.1.1 型芯的徑向尺寸 19
6.1.2型芯的高度尺寸 19
6.2型腔的尺寸計(jì)算 20
6.2.1型腔的深度尺寸 20
6.2.2型腔的徑向尺寸 21
6.3型腔的側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算 21
第七章 模具結(jié)構(gòu) 23
第八章 注塑機(jī)參數(shù)校核 24
8.1最大注塑校核 24
8.2鎖模力的校核 24
8.3模具與注塑機(jī)安裝部分的相公尺寸的校核 24
8.3.1模具的模板尺寸與注塑機(jī)的拉桿間距校核 24
8.3.2模具閉合高度校核 25
8.3.3開模行程的校核 25
第九章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 26
9.1抽芯距的確定 26
9.2斜導(dǎo)柱的截面形狀 26
9.2.1斜導(dǎo)柱直徑的確定 26
9.2.2斜導(dǎo)柱斜角滑塊的楔角 27
第十章 模具裝配 28
10.1模具的裝配 28
10.2模具的安裝及加工要點(diǎn) 29
參考文獻(xiàn) 32
致 謝 33
3
第一章 緒論
1.1模具在加工工業(yè)中的地位
塑料制品在人們的日常生活中及現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中得到日益廣泛的應(yīng)用。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)塑料制品的需求愈來(lái)愈大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，60%～90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工，模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)[2]。而塑料注射模在模具中所占的分量越來(lái)越大，其發(fā)展也非常迅速，大有凌駕其它模具之上的趨勢(shì)。專家預(yù)測(cè)，在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高，且發(fā)展速度將高于其他模具。
國(guó)內(nèi)相塑料模具相對(duì)國(guó)外來(lái)說(shuō)比較落后，目前大多用的是單型腔，簡(jiǎn)單型腔的模具達(dá)70％以上，仍占主導(dǎo)地位，一模多腔精密復(fù)雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經(jīng)能初步設(shè)計(jì)和制造，但是有很多精密的模具都要靠進(jìn)口。不過，我國(guó)模具從開始起步到現(xiàn)在有經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，模具工業(yè)有了很大的發(fā)展，1999年我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2002年我國(guó)模具總產(chǎn)值約為360億元，其中塑料模約30%左右，年均增速均為13%。模具制造水平也有了很大的提高，成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達(dá)20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%，與國(guó)外的50%～80%相比，差距較大[2]。
塑料模具的發(fā)展趨勢(shì)
1.2模具的發(fā)展趨勢(shì)
近年來(lái)，模具增長(zhǎng)十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比重越來(lái)越大。從模具設(shè)計(jì)和制造角度來(lái)看，模具的發(fā)展趨勢(shì)可分為以下幾個(gè)方面：
（1） 加深理論研究
在模具設(shè)計(jì)中，對(duì)工藝原理的研究越來(lái)越深入，模具設(shè)計(jì)已經(jīng)有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段逐漸向理論技術(shù)設(shè)計(jì)各方面發(fā)展，使得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大的提高。
（2） 高效率、自動(dòng)化
大量采用各種高效率、自動(dòng)化的模具結(jié)構(gòu)。高速自動(dòng)化的成型機(jī)械配合以先進(jìn)的模具，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本起了很大的作用。
（3） 大型、超小型及高精度
由于產(chǎn)品應(yīng)用的擴(kuò)大，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導(dǎo)熱性優(yōu)異的制模材料。
（4） 革新模具制造工藝
在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進(jìn)，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進(jìn)的機(jī)床，這不僅大大提高了機(jī)械加工的比重，而且提高了加工精度。
（5） 標(biāo)準(zhǔn)化
開展標(biāo)準(zhǔn)化工作，不僅大大提高了生產(chǎn)模具的效率，而且改善了質(zhì)量，降低了成本。
1.3設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造中的作用
通過對(duì)模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在各種成型過程中對(duì)模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識(shí)，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。
畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運(yùn)用，綜合檢驗(yàn)大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)。
第二章 塑件的分析
2.1明確塑件的設(shè)計(jì)要求
圖2-1 模具設(shè)計(jì)零件圖
產(chǎn)品為水彩筆套，如圖2-1所示，屬小型塑料制品。其與水彩筆筒配套使用，主要作用是保護(hù)水彩筆的筆尖,因而產(chǎn)品精度不高，均采用SJ1372-78中的8級(jí)精度，但制品為日常學(xué)習(xí)用品，使用頻率高，所以制品要求美觀，表面上不允許有明顯痕跡，且制品為薄壁塑件,外形結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。
2.2生產(chǎn)批量與原材料分析
該產(chǎn)品要求大批量生產(chǎn),原材料為PS(聚苯乙烯)。此材料為六大通用塑料之一，使用性能方面：透明性好，化學(xué)穩(wěn)定性、電性能優(yōu)良，耐熱性不高（使用溫度為-30~80°C），易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，易開裂；在成型性能方面：成型性能優(yōu)良，吸水性小，成型前可不干燥，收縮小，制品尺寸穩(wěn)定，比熱容小，可很快加熱塑化，故成型速度快，可進(jìn)行高速注射，流動(dòng)性好，可采用注射、擠出、真空等各種成型方法。
一般型聚苯乙烯的主要技術(shù)指標(biāo)：密度：1.04～106；吸水率（24h）：0.03～0.05；收縮率：0.5～06%；拉伸強(qiáng)度：35～63；熱變形溫度：65～96°C；硬度（HB）：M65～80；拉伸彈性模量：2.8～
2.3成型工藝方法分析
塑料制品可采用注射、壓縮、傳遞、擠出等成型方法，對(duì)于壓縮和傳遞成型主要適用于熱固性塑料的生產(chǎn)，且采用此兩種方法，必須在高溫狀態(tài)下成型，以利于塑料固化，之后必須馬上將溫度降低，以利于產(chǎn)品出模，這樣很難適應(yīng)大批量的生產(chǎn)；而擠出成型主要適用于連續(xù)型材的生產(chǎn)，水彩筆套不是連續(xù)型材，所以也不能采用此種方法，根據(jù)以上分析，水彩筆套可采用注射成型。
第三章 塑料制品基本參數(shù)的計(jì)算
3.1塑件體積和質(zhì)量的計(jì)算
PS 收縮率為0.5～06%，所以其平均收縮率為0.55%.
圖3-1 體積計(jì)算分步
如圖3-1所示，將塑件分為四部分,進(jìn)行體積計(jì)算:
=345.4+659.4+2954
=3958.8
單個(gè)制品質(zhì)量： =1.05×3.9585=4.2
根據(jù)產(chǎn)品的批量等各方面的要求，模具初步設(shè)計(jì)為一模八腔，所以
＝8×3958.8＝31670
＝8×4.2＝34
3.2產(chǎn)品在分型面上投影面積的計(jì)算
單個(gè)產(chǎn)品：
模具為一模八腔，所以產(chǎn)品在分分型面上投影面積為
＝8×131＝1048
3.3分型面的選擇
分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。
分型面是分開模具，取出制品的面。注射模具有一個(gè)分型面和多個(gè)分型面的模具。分型面的形狀有平面、曲面等。分型面設(shè)計(jì)的是否恰當(dāng)，直接關(guān)系到模具制造、制件質(zhì)量的。一般分型面與注射機(jī)開模方向相垂直的平面。
根據(jù)分型面選擇的原則，水彩筆套的分型面有兩種情況：
圖3-2 垂直放置時(shí)分型面的選擇
圖3-3 水平放置時(shí)分型面的選擇
如按圖3-2選擇分型面，則可將主型芯設(shè)置于動(dòng)模，脫模時(shí)產(chǎn)品可包緊于型芯上，跟隨動(dòng)模一起運(yùn)動(dòng)，有利于脫模，但筆掛的地方，必須作側(cè)向抽芯。如按圖4選擇分型面，產(chǎn)品脫模，既有可能留于動(dòng)模，也有可能留于動(dòng)模，則必須動(dòng)定模兩側(cè)都設(shè)置有脫模裝置，且型芯必須作側(cè)向抽芯，抽芯距離很長(zhǎng)，抽芯力也很大，模具開模行程相應(yīng)也很大，模具體積相應(yīng)也很龐大，因此注射機(jī)選型時(shí)，要符合上述要求，注射機(jī)參數(shù)相應(yīng)也增大，但另一方面，則有可能導(dǎo)致注射量的浪費(fèi)，所以按圖3-3方式選擇分型面。
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第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1注射模具澆注系統(tǒng)的組成
無(wú)論用于何種類型注塑機(jī)的模具，其澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷穴料四部分組成。在注射模具設(shè)計(jì)中對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行合理布局和形式的選擇是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。在設(shè)計(jì)注射模的澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意以下幾項(xiàng)原則。
1）根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸因素，并結(jié)合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置采用盡量短的流程，以減少熱量與壓力損失。
2）根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設(shè)計(jì)合理的澆注系統(tǒng)布局。
3）應(yīng)根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動(dòng)性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長(zhǎng)度，并使其圓滑過渡以利于物流的流動(dòng)。
4）應(yīng)盡量的縮短物料的流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提升注射效率,便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量
5）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)有利于良好的排氣。
4.2主流道的設(shè)計(jì)
主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動(dòng)和開模時(shí)主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間。
主流道的錐角通常為。過大的錐角會(huì)產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣。過小的錐角使凝料脫模困難，還會(huì)使充模時(shí)熔體的流動(dòng)阻力過大。
主流道內(nèi)壁的表面粗糙度應(yīng)在以下，拋光時(shí)沿軸向進(jìn)行。主流道的長(zhǎng)度，一般按模板厚度確定。為了減少熔體充模時(shí)的壓力損失和物料損耗，應(yīng)盡可能縮短主流道的長(zhǎng)度，一般控制在以內(nèi)。主流道的出口端應(yīng)有較大的圓角。
圖4-1 主流道
4.3冷料穴設(shè)計(jì)
冷料穴位于主流道的末端，或者處于分流道的末端。其作用是收集熔體前鋒的冷料。防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品質(zhì)量。冷料穴分兩種，一種專門用于收集、貯存冷料，另一種除貯存冷料外還兼有拉出流道凝料的功用。冷料穴應(yīng)設(shè)置在熔體流動(dòng)方向的轉(zhuǎn)折位置，并迎著上游的熔體流向，冷料穴的長(zhǎng)度通常為流道直徑的倍。
圖4-2 冷料穴
4.4澆口襯套的設(shè)計(jì)
澆口套常用或鋼材制作，經(jīng)淬火洛氏硬度為。選擇標(biāo)準(zhǔn)件，尺寸如圖4-3所示（參照《塑料模具設(shè)計(jì)》，第46頁(yè)表4-1）。選用后進(jìn)行后續(xù)加工，L=26加工成L=15。
圖4-3 澆口襯套
4.5澆口的形式
澆口采用側(cè)澆口,澆口的截面形狀為矩形,其尺寸可取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中：
厚度a=0.7,寬度b=3.5 ,長(zhǎng)度L=2
其尺寸可由表1得：
表4-1 側(cè)澆口尺寸
`
壁后t
制品復(fù)雜性
厚度a
寬度b
長(zhǎng)度L
聚 乙 烯
＜1.5
簡(jiǎn) 單
0.5～0.7
中小型制品
(3～10)a
大型制品
＞10a
0.7～2
復(fù) 雜
0.5～0.6
聚 丙 烯
1.5～3
簡(jiǎn) 單
0.6～0.9
復(fù) 雜
0.6～0.8
聚苯乙烯
＞3
簡(jiǎn) 單
0.8～1.1
復(fù) 雜
0.8～1.0
有機(jī)玻璃
＜1.5
簡(jiǎn) 單
0.6～0.8
復(fù) 雜
0.5～0.8
ABS
1.5～3
簡(jiǎn) 單
1.2～1.4
復(fù) 雜
0.8～1.2
聚 甲 醛
＞3
簡(jiǎn) 單
1.2～1.5
復(fù) 雜
1.0～1.4
聚碳酸酯
＜1.5
簡(jiǎn) 單
0.8～1.2
中小型制品
(3～10)a
0.7～2
復(fù) 雜
0.61.0
聚 苯 醚
1.5～3
簡(jiǎn) 單
1.3～1.6
復(fù) 雜
1.2～1.5
聚 砜
＞3
簡(jiǎn) 單
1.0～1.6
大型制品
＞10a
復(fù) 雜
1.4～1.6
澆口厚度a=0.6～0.8,寬度b=(3-10)a ,長(zhǎng)度L=0.7-2
4.6分流道的設(shè)計(jì)
分流道是主流道與澆口之間的進(jìn)料通道。在多型腔模具中分流道必不可少。在分流道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時(shí)還要考慮減小流道的容積。
常用的流道截面形狀有圓形、梯形、形和六角形等。在流道設(shè)計(jì)中要減小在流道內(nèi)的壓力損失，則希望流道的截面積大；要減小傳熱損失，又希望流道的表面積小，因此可用流道的截面積與周長(zhǎng)的比值來(lái)表示流道的效率。該比值愈大則流道的效率愈高。圓形和正方形流道的效率最高。但是，正方形截面的流道不易于凝料的推出，在實(shí)際應(yīng)用中常采用梯形截面的流道。一般取梯形流道的深度為梯形截面上端寬度的，脫模斜度取。一般當(dāng)分型面為平面時(shí)，通常采用圓形截面的流道。當(dāng)分型面不為平面時(shí)，考慮到加工的困難，常采用梯形截面或半圓形截面的流道。該制件的分流道截面是圓形。
4.7分流道的截面形狀和尺寸
對(duì)于熱塑性塑料注塑模的分流道，從熱量的散發(fā)和通過分流道塑料的體積的角度分析，要求散發(fā)的熱量少且通過的塑料體積大，即比表面積小，所以分流道截面形狀宜采用圓形；但從加工角度進(jìn)行分析，圓形要分開加工兩個(gè)半圓形，難以對(duì)正吻合。半圓形和矩形截面的分流道，比表面積較大，散熱多，較少采用，經(jīng)過綜合考慮，最后采用“U”形截面的分流道。其形狀如圖4-4所示，相關(guān)尺寸可由表4-2得:
圖4-4 分流道截面形狀
橫 截 面 形 式
橫 截 面 形 式 尺 寸
d
R
h
X1
R
h
5
2.5
6
5
1～5
3.5
6
3
7
6
1～5
4
7
3.5
8.5
7
1～5
4.5
8
4
10
8
1～5
5
9
4.5
11
9
1～5
6
10
5
12.5
10
1～5
6.5
11
5.5
13.5
11
1～5
7
12
6
15
12
1～5
8
表4-2 常用分流道橫截面及尺寸
H=6, R=2.5, a=5～10度
=21.35+8.94-0.90=29.28（立方毫米）
4.8流程比的校核
流程比=
——熔體流程的長(zhǎng)度
——熔體流程各段相應(yīng)的壁厚
流程比==，而聚苯乙烯的容許流程比可由表4-3查得：280～300，故流程比合理
表4-3 常用塑料的流動(dòng)比允許值
塑 料 名 稱
注射壓力p/MPa
L/t
聚 乙 烯
聚 乙 烯
聚 丙 烯
聚 丙 烯
聚苯乙烯
150
60
120
70
90
280～250
140～100
280
240～200
300～280
4.9澆注系統(tǒng)的體積和澆注系統(tǒng)凝料質(zhì)量的計(jì)算
澆注系統(tǒng)的體積不能夠很準(zhǔn)確的計(jì)算出來(lái)，只能粗略的計(jì)算
立方厘米
澆注系統(tǒng)凝料的質(zhì)量=1.05×8.35=8.77（克）
第五章 注塑機(jī)的確定
5.1注射機(jī)的選型
根據(jù)塑料制品的體積和質(zhì)量查表5-1
p/MPa 流程長(zhǎng)厚
比制品平均厚度
200∶1
150∶1
125∶1
100∶1
50∶1
1.02
1.52
2.03
2.54
3.05
3.56
—
82.71
62.03
48.22
34.50
30.97
69.26
58.60
41.36
30.97
27.54
24.11
62.03
41.36
30.97
24.11
27.54
27.54
49.59
30.97
26.17
20.68
20.68
20.68
30.97
20.68
17.25
17.25
17.25
17.25
表5-1 鏍桿式注射機(jī)成型聚苯乙烯制品時(shí)所需的單位鎖模力
注射機(jī)初步選用JPH50A，其相關(guān)技術(shù)參數(shù)為：
理論注塑容積：73立方厘米
理論注塑質(zhì)量： 67克
注塑壓力：214MP
鎖模力：500 KN
拉桿間距：295 mm×295mm
模板行程：380 mm
最小模厚：150
定位孔直徑：100
定位孔深度：25
噴嘴球半徑：10
噴嘴孔直徑：3
頂出行程：60
5.2模架的選用
根據(jù)注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)和產(chǎn)品的相關(guān)設(shè)計(jì)要求，模架選用A4-250250-49-Z2 GB/T12556.1-90型，如圖5-1、圖5-2所示
圖5-1 模架主視圖
圖5-2 模架俯視圖
模板相應(yīng)厚度為，如圖5-3所示
圖5-3 各模板相應(yīng)厚度（A＝80，B＝20，C＝80）
第六章 模具成型零件的有關(guān)計(jì)算
相公的計(jì)算主要是型芯和型腔工作尺寸的計(jì)算。
6.1型芯的尺寸計(jì)算
6.1.1 型芯的徑向尺寸
根據(jù)《塑料模成型技術(shù)》第四章式（4-7）
可取制品公差的1/3，由于塑料制品的公差大，△的系數(shù)（0.5～0.75）可取小值為0.5
可取制品公差的1/3，而△可據(jù)《塑料模成型技術(shù)》第三章表3-7查得=0.72，=0.61，=0.58
6.1.2型芯的高度尺寸
根據(jù)《塑料模成型技術(shù)》第四章式（4-11）
可取制品公差的1/3，由于塑料制品的公差大，△的系數(shù)（1/2～2/3）可取小值為0.5 ，故有：
△可據(jù)《塑料模成型技術(shù)》第三章表3-7查得△1=0.72，△2=1.4
=（10+10×0.0055+0.5×0.72）=10.420-0.24
=（53+53×0.0055+0.5×1.4）=53.390-0..47
如圖6-1所示
圖6-1型芯零件圖
6.2型腔的尺寸計(jì)算
6.2.1型腔的深度尺寸
根據(jù)《塑料模成型技術(shù)》第四章式（4-10）
由于塑料制品的公差大，△的系數(shù)（0.5～0.75）可取小值為0.5 故有：
可取制品公差的1/3，△可據(jù)《塑料模成型技術(shù)》第三章表3-7查得△1=0.88，△2=1.4，
=（20.5+20.5×0.0055-0.5×0.88）=
=（55+55×0.0055-0.5×1.4）=
6.2.2型腔的徑向尺寸
根據(jù)《塑料模成型技術(shù)》第四章式（4-6）
由于塑料制品的公差大，△的系數(shù)（0.5～0.75）可取小值為0.5 故有：
可取制品公差的1/3，△可據(jù)《塑料模成型技術(shù)》第三章表3-7查得△1=0.88，△2=1.4，
大端：
小端：
=（8+8×0.0055-0.5×0.61）=
筆掛：
=（2.25+2.25×0.0055-0.5×0.48）0+0.16
6.3型腔的側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算
由于本模具采用瓣合模，故型腔的側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算，按照組合式的計(jì)算公式計(jì)算，壁厚的計(jì)算：參照《塑料模成型技術(shù)》第117頁(yè)式4-27計(jì)算
P——為型腔內(nèi)熔融塑料的平均壓力，查表5
得， P=24.5MP
表6-1 模內(nèi)的平均壓力
制品特點(diǎn)
模內(nèi)平均壓力
容易成型制品
24.5
一般制品
29.4
中等黏度塑料和有精度要求的制品
34.3
加工高黏度塑料、高精度、充模難的制品
39.2
T=6(=0.94,圓整后取1
底板的厚度計(jì)算：參照《塑料模成型技術(shù)》第118頁(yè)式4-2計(jì)算
一般常用模具鋼[σ]取200MP
r=6<66，按剛度計(jì)算；經(jīng)計(jì)算h=3.12,圓整后為4
型腔滑塊的整體結(jié)構(gòu)如圖6-2所示
圖6-2 型腔滑塊結(jié)構(gòu)
第7章 模具結(jié)構(gòu)
7.1三維裝配圖
模具結(jié)構(gòu)采用一模八腔五板式結(jié)構(gòu)，側(cè)澆口澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，頂出機(jī)構(gòu)采用頂板頂出。
澆口套也選用標(biāo)準(zhǔn)件，參照《塑料模具設(shè)計(jì)》，第46頁(yè)表4-1，選擇港臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)件，其結(jié)構(gòu)如裝配圖7-1所示。
圖7-1 模具裝配簡(jiǎn)圖
7.2三維裝配圖
圖7.2 三維裝配圖
第八章 注塑機(jī)參數(shù)校核
8.1最大注塑校核
注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)該大于的質(zhì)量或體積，包括流道及澆口凝料和飛邊的質(zhì)量，通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好為最大注塑量的80%，所以的注塑量應(yīng)該：
0.8V機(jī)≥V塑件+V澆
V機(jī)——注塑機(jī)的最大注塑量，立方厘米
V塑件——塑件的體積，該產(chǎn)品V塑件=3.30×8=27.70（立方厘米）
V澆——澆注系統(tǒng)的體積，立方厘米，該產(chǎn)品的V澆=8.35立方厘米
V機(jī)≥（V塑件+V澆）/0.8=（27.7+8.35）/0.8=45立方厘米
在此選定注塑機(jī)的理論注塑容積為73立方厘米，故滿足要求。
8.2鎖模力的校核
——熔融塑料在型腔內(nèi)的壓力，20～40MPa
A ——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和。
A=A塑件+A澆
=8×3.14(6×6-5×5) +3.14×1.75×1.75+3.14×2.5×2.5×4+6×90
=668.82+276.32=945.14 （平方毫米）
——注塑機(jī)的額定鎖模力，KN
=945.14×40=37.81 KN
在此選定注塑機(jī)的鎖模力為500 KN，滿足要求。
8.3模具與注塑機(jī)安裝部分的相公尺寸的校核
8.3.1模具的模板尺寸與注塑機(jī)的拉桿間距校核
模具的長(zhǎng)×寬<拉桿面積
模具的長(zhǎng)×寬為250×250（ mm x mm）〈注塑機(jī)的拉桿間距295×295 （ mm x mm），故滿足要求。
8.3.2模具閉合高度校核
模具實(shí)際厚度為：H模=285 mm
注塑機(jī)最小閉合厚度：H最小=150 mm
即 ，注塑機(jī)對(duì)模具的最大模具厚度沒有限制，故滿足要求。
8.3.3開模行程的校核
此處所選的注塑機(jī)，開模行程長(zhǎng)，無(wú)須調(diào)節(jié)模具的閉合厚度。
第九章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
9.1抽芯距的確定
S抽是指?jìng)?cè)型心從成型位置拉到不防礙制品取出位置時(shí)，側(cè)型心在抽拔方向上所移動(dòng)的距離，S抽一般應(yīng)大于制品的側(cè)孔深度或凸臺(tái)高度2-3mm，本模具采用等分側(cè)滑塊合模，由于制品尺寸不大，S抽可取制品半徑大小:
9.2斜導(dǎo)柱的截面形狀
常用的有矩形和圓形，由于圓形的導(dǎo)柱加工方便，裝配容易，應(yīng)用較廣，也可以選用標(biāo)準(zhǔn)件。
9.2.1斜導(dǎo)柱直徑的確定
據(jù)《塑料模成型技術(shù)》P188 式5-34
[σ]——導(dǎo)柱材料的許用彎曲應(yīng)力，對(duì)于碳鋼，[σ]=140MP
l1——彎曲力作用點(diǎn)距斜導(dǎo)柱伸出部分根部的距離
l1=H/cosa ( H——抽心力中心線與斜導(dǎo)柱根部的距離)
經(jīng)畫圖計(jì)算l1=17mm
Fw ——作用到斜導(dǎo)柱上的彎曲力，而Fw
Fw=Fk/sina
Fk——開模力
Q——脫模力（N）
t——塑件的平均壁厚(cm)
E—— 塑料的彈性模量（ 1 ）
S——平均收縮率（%）
r——大小端平均半徑（cm） (10+3)/4=3.25
f——塑料與鋼的摩擦系數(shù)
m——帕松比
Q經(jīng)計(jì)算為1048.8 N
K=2r×r/(t×t+2tr)
F總=8×Q=8384 (N)
Fw=Fk/sina=8384/sin20=20960（N）
采用6根斜導(dǎo)柱，那么每根所受力Fw/6=3493（N）
d= =16.1, 圓整取d=16
9.2.2斜導(dǎo)柱斜角滑塊的楔角
斜導(dǎo)柱的斜角,從理論上推導(dǎo),a取22度30分為宜,但在生產(chǎn)中斜角一般取15～20度,本模具的斜角取a=20度
滑塊的楔角比斜導(dǎo)柱的斜角一般取:a+（2～3）度,本模具取22度
第十章 模具裝配
10.1模具的裝配
模具裝配時(shí)要求相鄰裝配單元之間的配合與聯(lián)接均需要按裝配工藝確定的裝配基準(zhǔn)進(jìn)行定位與固定，以保證其間的配合精度和位置精度，從而保證型芯與型腔間能精密均勻的配合和定位，開合運(yùn)動(dòng)與推出脫模機(jī)構(gòu)都能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的精確性。
具體的工藝要求：
（1）通過裝配與調(diào)整，使裝配尺寸鏈的精度能夠完全滿足密封性的要求；
（2）裝配完成的模具其塑料注射完全滿足規(guī)定的要求；
（3）壽命期限可以達(dá)到預(yù)先規(guī)定的數(shù)值和水平等。
模具的裝配方法
1.配作法 在零件加工時(shí)需對(duì)配作及裝配有關(guān)的必要部位進(jìn)行高精度加工而孔位精度需由鉗工配作來(lái)保證：在裝配時(shí)，由配作使各零件裝配后的相對(duì)位置保持正確關(guān)系，如在導(dǎo)套與導(dǎo)柱的裝配及圓柱銷的裝配等；
2.直接裝配法 零件的型孔、型面及安裝孔。單件按圖樣要求加工裝配時(shí)，按圖樣要求把各零件連接在一起，如在定位環(huán)、動(dòng)模板、定模板、墊塊、動(dòng)模墊板之間的裝配均采用直接裝配法。
塑料注射模具使用過程： 精確合模塑料注射塑件冷卻成形第一次開模第二次開模塑件與流道凝料脫模。
同時(shí)為適應(yīng)塑件注射成型條件，還必須設(shè)置有合理的塑料注射流道和冷卻系統(tǒng)元器件，諸如：
（1）定位、導(dǎo)向元件與配合副。包括：圓柱銷、導(dǎo)柱與導(dǎo)套副、定位環(huán)等；
（2）塑件脫模、復(fù)位元件和結(jié)構(gòu)。包括：推桿、復(fù)位桿、推板等；
（3）動(dòng)模板裝有冷卻、注射系統(tǒng)中的節(jié)流水管接頭；
（4）澆口套、隔板、O形圈等；
（5）塑料注射模裝配，一般分為組裝定模組合和組裝動(dòng)模組合單元。其中，定模裝配單元又主要由動(dòng)模板與型芯裝配完之后再與動(dòng)模墊板一起裝配構(gòu)成動(dòng)模裝配單元。
10.2模具的安裝及加工要點(diǎn)
（1）定模型芯較多，加工時(shí)需對(duì)鑲芯留有裝配研磨余量。
（2）動(dòng)模芯頂桿通過滑孔，在加工時(shí)兩塊板需固定在一起，確保同軸度。
（3）裝配后，確保推板復(fù)位后正好?？吭谙尬会斏?，使動(dòng)模芯頂桿完全復(fù)位，不影響成型時(shí)產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
（4）清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物、毛刺。
（5）因本模具外形尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機(jī)器下面兩根導(dǎo)軌上墊好木板，模具從側(cè)面進(jìn)入機(jī)架間，定模如定位孔。并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動(dòng)模，然后慢速開閉模具，找正動(dòng)模，應(yīng)保證開閉模具時(shí)平衡、靈活、無(wú)卡住現(xiàn)象，然后固定動(dòng)模。
（6）調(diào)節(jié)鎖模機(jī)構(gòu)，保證有足夠開模距及鎖模力，使模具閉合適當(dāng)。
（7）慢速開啟模板直至模板停止后退為止，調(diào)節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開閉模具觀察頂出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況，動(dòng)作是否平衡、靈活、協(xié)調(diào)。
（8）模具裝好后，等料筒及噴嘴溫度上升到距預(yù)定溫度20～30℃，即可校正噴嘴與澆口套的相對(duì)位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，須使松緊合適，校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。
總 結(jié)
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是注射模具設(shè)計(jì)，我所設(shè)計(jì)的是水彩筆筆套的注塑模具，經(jīng)過將近一個(gè)月的時(shí)間，我所設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括整套模具中各個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和主要非標(biāo)準(zhǔn)件的加工工藝。其覆蓋的內(nèi)容已是作為一位設(shè)計(jì)者所應(yīng)掌握的基本內(nèi)容，為了完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我除了運(yùn)用在工作中所學(xué)知識(shí)外，還參考了許多有關(guān)塑料模具設(shè)計(jì)的手冊(cè),并在分型面選擇等方法上，詢問了自己的指導(dǎo)老師及一些有經(jīng)驗(yàn)的師父,相信所選方案是實(shí)際加工中較多使用的設(shè)計(jì)和加工方法。
水彩筆筆套作為保護(hù)筆尖的部件同樣有著重要的作用和實(shí)際的意義。我的設(shè)計(jì)采用了一模八穴非平衡式布排，澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口，筆套外形復(fù)雜，采用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型。
經(jīng)過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我體會(huì)到要設(shè)計(jì)好一副模具單靠自己一個(gè)人的話，不但容易出錯(cuò)，而且效率很低，因此多向老師和有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人士詢問，只有不斷思考、詢問、積累、運(yùn)用，才能更快、更好地掌握設(shè)計(jì)的技巧。塑料模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容牽涉到很多方面，在設(shè)計(jì)模具的過程中必須根據(jù)具體情況綜合考慮，突出重點(diǎn)，只有按科學(xué)合理的模具設(shè)計(jì)程序與設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能設(shè)計(jì)制造出高水平，高質(zhì)量的模具?？傊?，隨著模具技術(shù)的迅速發(fā)展及機(jī)械各類產(chǎn)品的多樣化、復(fù)雜化，模具應(yīng)用的廣度和深度將不斷向縱深發(fā)展，模具需求增長(zhǎng)速度將繼續(xù)高于國(guó)民經(jīng)濟(jì)總體發(fā)展的速度，供小于求的被動(dòng)狀態(tài)將大有改變。因些，在模具設(shè)計(jì)及制造中，采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備可持續(xù)發(fā)展模具工業(yè)，更將成為所有企業(yè)得以占據(jù)市場(chǎng)制高點(diǎn)的必由之路。
總之，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的又一次鍛煉完全清楚：充分利用CAD技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在模具符合使要求的前提下盡量降低成本。同時(shí)在實(shí)際中不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，以設(shè)計(jì)出價(jià)廉物美的模具。
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[12] Pearce. R.Sheet Matal Forming[M]. Bristol、philadelphia:Adam hilger, c1991.
致 謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生，從學(xué)校走上工作崗位的必經(jīng)之路，為此老師和領(lǐng)導(dǎo)對(duì)此非常的關(guān)心，投入了大量的時(shí)間和精力。我在本次的設(shè)計(jì)期間，得到了各位老師的幫助，在此特別的感謝林老師，在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面和模具制造工藝方面提供了許多的幫助和寶貴的意見，在此表示衷心的感謝并致以崇高的敬禮！
這次設(shè)計(jì)能順利完成，還得感謝何老師的精心指導(dǎo)。但錯(cuò)誤之處在所難免，望批評(píng)指正。非常感激！