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摘 要 模具的生產技術水平已成為衡量一個國家的水平的產品制造商的一項重要 指標 因為模具決心很大程度上質量 效率和開發(fā)新產品的能力 目前 中國的工 業(yè)生產的特點是產品的多樣性 更新快和激烈的市場競爭 光陰似梭 大學三年的學習一晃而過 為具體的檢驗這三年來的學習效果 綜 合檢測理論在實際應用中的能力 除了平時的考試 實驗測試外 更重要的是 理論聯(lián)系實際 即此次設計的課題為筆筒的注塑模具 本次設計以筆筒模具為 主線 綜合了成型工藝分析 模具結構設計 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的所有過程 在設計該模具的同時總結了以往模 具設計的一般方法 步驟 模具設計中常用的公式 數據 模具結構及零部件 把以前學過的基礎課程融匯到綜合應用本次設計當中來 所謂學以致用 在設 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 具等現代化的電腦手段 力求達到減小勞動強度 提高工作效率的目的 本次設計中得到了諸位老師的指點 非常感機械學院各位老師的精心教誨 由于實際經驗和理論技術有限 本設計的錯誤和不足之處在所難免 希望各位 老師批評指正 關鍵詞 筆筒 點澆口 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 塑件描述及設計要求 x 1 2 塑件批量 x 1 3 塑件體積和質量計算 x 第二章 注塑機的確定 x 第三章 模具設計有關計算 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 模具結構設計 x 4 1 模具結構設計 x 4 1 模具工作過程描述 x 第五章 注塑機參數校核 x 5 1 最大注塑量校核 x 5 2 鎖模力校核 x 5 3 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 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)設計 x 參考文獻 xx 致謝 xx 第一章 塑件分析 1 1 塑件描述及設計要求 本塑件為以杯型的簡易筆筒 實用性強 便于理解基本的模具設計的理念 成型的方法 模架及其常用標準間的選取 基于此基礎 為便于大批量的生產 本塑件采用一模四腔 點澆口 設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構完成塑件的推出 塑件的工藝性能要求注塑模中有冷卻系統(tǒng) 因此在模具設計中也進行了設計 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 化學性質穩(wěn)定 可以耐高溫 一般低于 100oC 耐化學腐蝕 本次的設計查閱了大量的專業(yè)資料和書籍 豐富了設計過程 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 本產品為大規(guī)模批量生產制品 采用一模四腔 提高生產效率 縮短生產周期 1 3 塑件體積和質量計算 該產品材料為 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 的主要特點如下 成白色蠟狀 無毒 透明 有著極低的密度 0 89 0 91 固質量很輕 是大品種塑料中最輕的 一種 化學穩(wěn)定性好 在室溫下溶劑不能溶解 且有著優(yōu)良的耐化學藥品性和 耐 耐熱性好 其最高使用溫度達 150 C 最低使用溫度達 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)異的力學性能 包括拉伸強度 壓縮強度和硬度 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 的結晶性能導致制品的不透明性 此外 聚丙烯的屈服強度 彈性 硬度及抗拉 抗壓強度等都高于聚乙烯 其拉伸強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 抗彎曲疲勞強度特別高 聚丙烯 成型加工時收縮率較大 易導致成型加工出來的制件出現變形 縮孔等缺陷 第二章 注塑機的確定 注射機的選取 V 4 41 4cm3 168cm3 Q 0 90 168 152g 因此 注射機的額定注射量應 152 0 8 190g 鎖模力的計算 脹型力 制品投影面積 A 型腔壓強 P 投影面積 35 35mm2 型腔壓強 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 KM100C 型注射機的主要參數 額定鎖模 力 t 機型 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 模具設計有關計算 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 其結構特點隨制品的結構和模具的加工方法而變 化 凹模按結構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 查標準公差 GB1800 79 得模具制造誤差 0 17z 凹模深度 0 1702H S 963M 1 根據塑件直徑 70mm 精度等級 MT5 查表 7 2 得模具制造公差為 IT 11 查標準公差 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 是成型塑件內表面的零件 成型其主體部分內表面的零件 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 部結構 凸模也有整體式和組合式兩種 根據塑件軸向尺寸 95mm 精度等級 MT5 查表 7 2 得模具制造公差為 IT 11 查標準公差 GB1800 79 得模具制造誤差 0 15zm 00 152h S94633m 1 根據塑件直徑 70mm 精度等級 MT5 查表 7 2 得模具制造公差為 IT 11 查標準公差 GB1800 79 得模具制造誤差 0 2zm 凸模徑向尺寸 0 203D S6714m 1 第四章 模具結構設計 4 1 模具結構設計 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 分型面應取在塑件尺寸的最大處 而且應 使塑件流在動模部分 由于推出機構通常設置在動模的一側 將型芯設置在動 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 內孔較小或者有嵌件時 為了使塑件留在動模 一般應將凹模 也設在動模一側 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 分型面的選擇應有利于保證塑件的外觀質量和精度要求 3 分型面的選擇應有利于成型零件的加工制造 4 分型面應有利于側向抽芯 但是此模具無須側向抽芯 此點可以不必 考慮 分型面方案圖 流道系統(tǒng)的設計 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)的設計是注塑模具 設計的一個重要的環(huán)節(jié) 它對注塑成型周期和塑件質量 如外觀 物理性能 尺寸精度 都有直接的影響 設計時必須按如下原則 1 型腔布置和澆口開設部位力求對稱 防止模具承受偏載而造成溢料 現象 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)流道應盡可能短 斷面尺寸適當 太小則壓力及熱量損失大 太大則塑料耗費大 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 對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內進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 盡量避免沖擊嵌件和細小型芯 防止型芯變形澆 口的殘痕不應影響塑件的外觀 一 主流道的設計 主流道是塑料熔體進入模具型腔是最先經過的部位 它將注塑機噴嘴注出 的塑料熔體導入分流道或型腔 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噴嘴反復接觸和碰撞 通 常不直接開在定模上 而是將它單獨設計成主流道套鑲入定模板內 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 點澆口 為了方便于拉出流道中的凝料 將主流道設計成錐形 錐度為 3 內 表面的粗糙度為 Ra0 8 微米 孔徑為 0 5 毫米 主流道的設計要點如下 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入主流道而不溢出 應使主流道與注射機的噴嘴緊 密對接 主流道對接處設計成半球形凹坑 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接觸和碰撞 所以主流 道部分常設計成可拆卸的主流道襯套 以便選用優(yōu)質鋼材單獨加工和熱 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 進入型腔而影響塑件質量 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 一個拉料桿構成 拉料桿裝于型芯固定板上 因此它不能隨脫模機構運動 利 用球頭形的拉料桿配合冷料井 三 分流道設計 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 所以在實際生產中較常用的截面形狀為梯形 半圓形及 U 形 分流道設計要點 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 分流道轉折處應以圓弧過度 2 分流道較長時 在分流道的末端應開設冷料井 對于此模來說在分流 道上不須開設冷料井 3 分流道的位置可單獨開設在定模板上或動模板上 也可以同時開設在 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 它要求各對應部位的尺寸相等 這種布置可實現均衡送料和同 時充滿型腔的目的 是成型的塑件力學性能基本一致 而且在此模具中不會造 成份流道過長的缺點 型腔的布局分布和流道設計如圖 選取的模架為龍紀簡化細水口 FCI 型模架 其結構如圖 4 2 模具工作過程 動作原理 描述 開模時 注塑機推動推桿墊板使動定模板分開 在導柱導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 在導柱和導套的導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位 以免頂桿 碰到型腔 損壞模具 第五章 注塑機參數校核 5 1 最大注塑量校核 注塑機的最大注塑量應大于制品的質量或體積 包括流道及澆口凝料和飛 邊 通常注塑機的實際注塑量最好是注塑機的最大注塑量的 80 所以選用的 注塑機最大注塑量應滿足 0 8 V 機 V 塑 V 澆 式中 V 機 注塑機的最大注塑量 180 cm3 V 塑 塑件的體積 該產品 V 塑 41cm 3 V 澆 澆注系統(tǒng)體積 該產品 V 澆 4cm 3 故 V 機 168cm 3 5 2 鎖模力校核 F 鎖 pA 式中 p 熔融型料在型腔內的壓力 該產品 A 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和 經計算 A 35 35mm2 F 鎖 注塑機的額定鎖模力 故 F 鎖 pA 20Mpa 35 35 mm3 96N 選定的注塑機的壓力為 100N 故滿足要求 5 3 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 該模具的外形尺寸為 KM100 C 型注射機模板最大安裝尺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 型注射機滿足模具安裝要求 5 4 開模行程校核 注塑機的最大行程與模具厚度有關 如全液壓合模機構的注塑機 故注塑機的 開模行程應滿足下式 S 機 注塑機最大開模行程 230mm H1 頂出距離 100mm H2 包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度 120 S 機 H 模 H min H1 H 2 5 10 5 5 型腔壁厚 底板厚度校核 由側壁厚計算公式 1 2ctrP 608 435ct m 由底板計算公式 23Pr4 dt 5 6 模具冷卻系統(tǒng)設計 1 定模鑲件的冷卻 在定模鑲件產品的上方通 1 條直的冷卻流道 便于產品頂部的冷卻 并用銅 塞堵住不接水嘴的孔 這樣均勻分布的冷卻系統(tǒng)足夠產品的冷卻 2 動模鑲件的冷卻 在型芯內鉆削水管 如圖示意 參考文獻 1 許發(fā)樾 實用模具設計與制造手冊 M 2000 北京 機械工業(yè)出版社 2000 10 2 張維和 注塑模具設計實用教程 M 2007 北京 化學工業(yè)出版社 2007 9 3 劉昌祺 塑料模具設計 M 1998 北京 機械工業(yè)出版社 1998 10 4 朱冬梅 畫法幾何及機械制圖 M 2000 北京 高等教育出版社 2000 12 致謝 兩周的課程設計已近尾聲 一個合格的準大四學生要對待不僅僅在課題上 重要性 還要知識的渴求 因為這也是一種責任 自己的設計與學院老師對我們的教育與培養(yǎng)是分不開的 因為一個好的領 路人才是成功的關鍵 在這一次考驗中我要以自己最大努力作好這次課程設計說明書和三維 二 維圖的繪制 完成這一學期學習注塑模具最好的檢驗 也是學院賦予我們一個 使命 給升入大四結束大三畫上一個完美的句號 經過這次課程設計 不管在設計上 分析問題的能力 合作精神 嚴謹的 工作作風等 使我對次專業(yè)知識有個開拓性的認識 其次 我還要特別是學院各位對我的支持與悉心指導 在設計期間老師幫 助我理清設計思路 指導設計方法 提出有效的改進方案 老師淵博的知識 嚴謹的教風 誨人不倦的態(tài)度和學術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習期間對我的嚴格要求 感謝身邊同學的熱心幫助 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