模具毕业设计37水笔套注塑模的设计.doc

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1、题 目：水笔套注塑模的设计副 标 题：摘 要 日用品，有时采用精度和强度不太高的塑料注塑，由于塑料具有可塑性强，密度小、比强度高、结缘性、化学稳定性高、外观多样的特点，因而受到越来越多的厂家及人民的喜爱。塑料工业是新兴的工业，是随着石油工业的开展而应而生的，目前塑料制件几乎已经进入一切工业部门以及人民日常生活的各个领域。随着机械工业电子工业，航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的开展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就要求成型塑件的模具的开发，设计制造的水平也须越来越高。本文也就对日用品中的水笔套模具设计过程进行阐述。关键词： 水笔套 注塑模目 录摘 要I目 录I1. 绪论

2、11111.1.3 塑料成型技术的开展趋势12. 塑件成型工艺分析23. 塑件在模具中位置的设计33.1 分型面的选择34. 普通浇注系统设计44.1 浇注系统的组成及设计原那么44.2 主流道与分流道设计444.3 浇口设计54.4 拉料杆设计54.5 排气系统设计65. 成型零件设计65.1 成型零件结构设计65.2 成型零件工作尺寸计算65.2.1 型腔、型芯工作尺寸计算65.3 成型零件刚度与强度计算65.3.1 刚度校核65.3.2 强度校核76. 塑料注塑模结构零部件设计76.1 合模导向机构的设计76.2 支承板设计76.3 垫块设计77. 温度调节系统的设计冷却系统87.1 冷

3、却回路尺寸确实立及布置88.脱模机构的设计推出机构88.1 推杆设计88.2 复位杆设计899.1 注塑机的选择99.2 开模行程的校核109.3 模具在注塑机上的安装1011致谢12参考文献131. 绪论塑料及塑料工业的开展 塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物，简称高聚物。塑料其余成分包括增塑剂、稳定剂、增强剂、固化剂、填料及其它配合剂。塑料制件在工业中应用日趋普遍，这是由于它的一系列特殊的优点决定的。塑料密度小、质量轻。塑料比强度高；绝缘性能好，介电损耗低，是电子工业不可缺少的原材料；塑料的化学稳定性高，对酸、碱和许多化学药品都有很好的耐腐蚀能力；塑料还有很好的减摩、耐磨及减震、隔音

4、性能也较好。因此，塑料跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大传统材料之列，在国民经济中，塑料制件已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。塑料工业的开展阶段大致分为一下及个阶段：初创阶段 30年代以前，科学家研制分醛、硝酸纤维和聚酰胺等热塑料，他们的工业化特征是采用间歇法、小批量生产。开展阶段 30年代，低密度聚乙烯、聚氯乙烯等塑料的工业化生产，奠定了塑料工业的根底，为其进一步开展开辟了道路。飞跃阶段 50年代中期到60年代末，塑料的产量和数量不断增加，成型技术更趋于完善。稳定增长阶段 70年代以来，通过共聚、交联、共混、复合、增强、填充和发泡等方法来改良塑料性能，提高产品质量，扩大应用领域，生产技术更

5、趋合理。塑料工业向着自动化、连续化、产品系列化，以及不拓宽功能性和塑料的新领域开展。我国塑料工业开展较晚。50年代末，由于万吨级聚氯乙稀装置的投产和70年代中期引进石油化工装置的建成投产，使塑料工业有了两次的跃进，于此同时，塑料成型加工机械和工艺方法也得到了迅速的开展，各种加工工艺都已经齐全。塑料由于其不断的被开发和应用，加之成型工艺的不断开展成熟于完善，极大地促进了成型模具的开发于制造。随着工工业塑料制件和日用塑料制件的品种和需求的日益增加，而且产品的更新换代周期也越来越短，对塑料和产量和质量提出了越来越高的要求。塑料成型在工业生产中的重要作用模具是工业生产中重要的工艺装备，模具工业是国民经

6、济各部门开展的重要根底之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。模具设计水平的上下、加工设备的好坏、制造力量的强弱、模具质量的好坏，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。美国工业界认为“模具工业是美国工业的根底，日本那么称“模具是促进社会繁荣富裕的劳动力。近年来，我国各行业对模具的开展都非常重视。1989年，国务院公布了“当前产业政策要点的决定，在重点支持改造的产业、产品中，把模具制造列为机械技术改造序列的第一位，它确定了模具工业在国民经济中的重要地位，也提出了振兴模具工业的主要任务。 塑料成型技术的开展趋势一副好的塑料模具与模具的设

7、计、模具材料及模具制造有很大的关系。塑料成型技术开展趋势可以简单地归纳为一下几个方面：模具的标准化 为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标准化工作十分重要，目前我国标准化程度只到达20。注射模具零部件、模具技术条件和标准模架等有一下14个标准：当前的任务是重点研究开发热流道标准元件和模具温控标准装置；精密标准模架、精密导向件系列；标准模板及模具标准件的先进技术和等向标准化模块等。加强理论研究；塑料制件的精密化、微型化和超大型化；新材料、新技术、新工艺的研制、开发和应用；各种新材料的研制和应用，模具加工技术的革新，CAD/CAM/CAE技术的应用都是模具设计制造的开

8、展趋势。2. 塑件成型工艺分析图1 水笔套零件图图2-2 水笔套塑件图图2塑具材料为ABS塑料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物查表得收缩率为：0.3%-0.8%,取值0.4%；大批量生产塑件材料特性:ABS塑料是在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等异种单体后成为的改性共聚物，也可称改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯更好的使用和工艺性能。ABS是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程塑料。ABS塑料一般不透明。ABS 无毒、无味，成形塑件的外表有较好的光泽。ABS具有良好的机械强度，特别是抗冲击强度高。ABS还具有一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电性能。缺点：耐热性不高，且耐气候性较差

9、，在紫外线作用下易变硬发脆。塑件材料成形特性：使用ABS注射成形塑料制品时，由于其熔体黏度较高，所需要的注射成形压力较高，因此塑件对型芯的包紧力较大，故塑件应采用较大的脱模斜度。另外熔体黏度较高，使ABS制品易产生熔接痕，所以模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。ABS易吸水，成形加工前应进行枯燥处理。在正常的成形条件下，ABS制品的尺寸稳定性较好。在正常的成型条件下壁厚，熔料温度对收缩率影响极小，在要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060C,而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在6080C。据该塑件分析得到以下结果1该塑件尺寸较小，一般精度等级4，为降低本钱，采用一模多腔，并不

10、对制品进行后加工。2根据塑件的生产效率及为提高成型效率采用侧浇口。 3)为了方便加工和热处理,型腔与型芯采用拼镶结构。确定型腔：尺寸精度等级要求一般, 采用一模12腔。据图 1塑料件图示尺寸圆角等部位简化近似计算：水笔套体积 Vs3 3 本文取1.05 g/cm3单件塑件重量 Ms=Vs3. 塑件在模具中位置的设计3.1 分型面的选择根据分型面的设计原那么，1)分型面应该选在塑件的最大轮廓处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综合上面几点故分型面如下列

11、图图34. 普通浇注系统设计4.1 浇注系统的组成及设计原那么普通浇注系统由主流道分流道浇口和冷料井组成，它有以下设计原那么1 排气性良好；2 流程短；3 防止型芯变形；4 塑件在成型后的整修方便；5 防止因浇注系统不当而造成制品变形或开裂6 浇注系统的容积，在保证工作顺利的条件下，应取最小值，以减少材料的损耗。4.2 主流道与分流道设计主流道的设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触出开始到分流道为止的塑料体的流动通道，根据模具设定为一模8腔，可以估计一次成型所需的塑料，因此可确定型号为注射机XS-Z-30，结合厂里实际应用情况，及模架的选择及刚度与强度要求浇口套设计如下：主流道设计

12、成圆锥型,其锥角为2060m。分流道截面设计成圆形截面加工容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式。圆形截面分流道的直径可根据塑件的流动性良好，所以造圆形截面。根据经验分流道的直径d可取46mm。分流道的设计 2=2.5,为了能够使塑料流动平衡均匀，使排列紧凑流程尽量短，使胀模力的中心与注射机锁模力中心一致。图44.3 浇口设计为了提高成型效率，采用潜伏式侧浇口。浇口位置可以根据经验公式计算W=nA/301mm1.3=1mm W-侧向浇口之宽mm A-型腔一侧外表积等于v/t(mm2) T和为塑件在浇口位置处的 壁厚.4.4 拉料杆设计拉料杆的作用是注射结束模具分型时，将主流凝料从定模浇口

13、套中拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统冷料一起推出模外。该塑件外表光滑无刮痕等缺陷，如果采用自动脱落，塑件脱落外表相互撞将造成外表刮痕等缺陷，因此该模具采用Z字形拉料杆，如下图。工作时依靠Z字形钩将主流道凝料拉出浇口套。图54.5 排气系统设计利用配合间隙排气，这是最常见的，也是最经济的，更是具有使用性的。利用滑块和导滑槽配合间隙便可以排气，所以这里无须开排气槽。5. 成型零件设计5.1 成型零件结构设计根据成型零件结构设计的特征，结合笔套的形状简单、体积小，决定采用圆形凹模整体式5.2 成型零件工作尺寸计算 型腔、型芯工作尺寸计算 型腔内形尺寸 Lm =(1+S)ls-3/4 +

14、z 0 型腔深度尺寸 Hm =(1+S)hs-2/3 + z 0 型芯外形尺寸 lm =(1+S)Ls+3/4 -z0 型芯高度尺寸 hm =(1+S)Hs+2/3 -z0式中 lS 塑件外型径向根本尺寸的最大尺寸mm ；LS 塑件内型径向根本尺寸的最小尺寸mm ；hS 塑件外型高度根本尺寸的最大尺寸mm ；HS 塑件内型深度根本尺寸的最小尺寸mm ； 制品公差或偏差mm ；Z 成型零件制造公差，取1/31/4 。型腔尺寸计算尺寸 公差值/mm 计算14 0.38 Lm =(1+0.65%)0.38 003.5 0.26 Lm =(1+0.65%)0.26 0=3.3277 051 0.12

15、Hm =(1+0.65%)51-2/30.12 0=51.2415 0型芯尺寸计算 尺寸 公差值/mm 计算 8.5 0.26 lm =(1+0.65%)0.260040 0.16 Hm =(1+0.65%)0.16 005.3 成型零件刚度与强度计算 刚度校核s式中 E105Mpa； S侧壁厚度 P型腔内熔体压力根据查表结果得出=0.05mmP取30Mpa,代入计算得出结果19，成立故能满足其刚度要求。 强度校核sr(式中 型腔材料许用拉应力为150Mpa 代入计算得出19r( (成立故能满足其强度要求，确定最小壁厚之后,结合模具抽芯原那么,初步确定选用A3型模架，模架周边尺寸为250160

16、。6. 塑料注塑模结构零部件设计6.1 合模导向机构的设计合模导向机构是保证动、定模和模时，正确地定位和导向的零件。导向机构起着定位、导向作用以及承受一定的侧压力。该模具导柱为带头导柱16501984，导柱的材料为T8，淬硬到HRC5055 ；该模具导套为直导套161984，导套的材料为T8，淬硬到HRC5055。6.2 支承板设计支承板的作用是承受成型塑料薄膜熔体对动模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部产生过大的挠曲变形或防止主型芯脱出型芯固定板。对支承板的设计要求应具有较高的平行度和必要的硬度和强度。支承板的厚度计算 t5pbL4/32EB1/3式中 h 支承板的厚度(mm) ； p 承受

17、的注射压力(MPa) ； L 支承板跨度(mm) ； b 支承板受力的宽度(mm)； E 105Mpa ； 允许的变形量(mm) ； B 支承板的宽度。 t52072964/321052500.061/3 mm18.356 mm由上面所计算的数值可知支承板厚度18.356mm ,取20mm 。该模具支承板取16025019846.3 垫块设计垫块的作用是支承动模成型局部并形成推出机构运动空间的零件。其中相关尺寸根据模架以及推出高度而定，取250321984。7. 温度调节系统的设计冷却系统7.1 冷却回路尺寸确实立及布置由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、外表状态、水的流速、模具材料等很多因素

18、都会影响模具的冷却，因此用塑件的平均壁厚来确定水孔直径。塑件平均壁厚为1.6mm ，尺寸较小，确定水孔直径为8mm 。通过调节水温、水速来满足要求。8.脱模机构的设计推出机构推出机构一般由推出、复位和导向三大部件组成，推出机构按其推出动作的动力来源可分为手动推出机构、机动推出机构、和液压与气动推出机构等，按模具的结构特征可分为一次推出机构、二次推出机构、定模推出机构等等一次推出机构又称简单推出机构，它是指开模后在动模一侧用一次推出动作完成塑件的推出。一次推出机构，包括推杆推出机构，推管推出机构，推件板推出机构等等。由于设置推杆的自由度较大，且截面大局部为圆形，制造维修方便、推出动作灵活可靠，推

19、出时运动阻力小，便于跟换，结合模架的选择综合各方面因素考虑，推杆推出机构应该是首选。8.1 推杆设计根据推杆位置的选择要求：推杆的位置应该选择在脱模阻力最大的位置，当塑件各处的脱模阻力相同时需要均匀布置、推杆位置选择时应注意塑件本身的强度与刚度，推杆装入模具后，其端面应与型腔底面平齐，或高出型腔0.05-0.1mm,考虑冷料穴中有较多的塑料，根据各模板的厚度、型腔尺寸、分流道及最小壁厚考虑设计推杆如下：图68.2 复位杆设计推出机构在注射模工作时，每开合模一次，就往复运动一次，除了推杆和复位杆与模板的活动配合以外，其余均处与浮动状态，使推出机构复位最简单最常用的方法是在推杆固定板同时安装复位杆

20、，复位杆为圆形截面，每副模具一般设置4根根据模架的选择，复位杆设计如下：图7数量为4根，中心距为14650mm,此外由于设置侧向抽芯的缘故，为了防止干预需要在复位杆设置弹簧，弹簧先复位机构是利用弹簧的弹力使推出机构在合模之前进行复位的一种先复位机构，即弹簧被压缩地安装在推板固定板与动模支承板之间。为了使复位杆能够及时复位，设计弹簧中径为14mm, 截面直径为3mm。9.1 注塑机的选择 1初选注射机注射量：该塑料制件的单件重量Ms浇注系统重量的计算，根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积 Vj= 20+1407.95+10302527.95 cm3粗略计算浇注系统重量Mj=Vj30 g总体积 V

21、塑件=934.56+2527.95 = 3.3925 cm336 g3。满足注射量:V机式中 V机额定注射(cm3)V塑件-塑件与浇注系统凝料体积和cm3 4.3 cm3或满足注射量M机注射压力P注P成型查表得ABS塑料成型时的注射压力P成型=7090Mpa.锁模力：P锁模力PF式中P塑料成型时型腔压力ABS塑料的型腔压力P=30MpaF浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和分型腔及浇住引流及型腔在分型面上的投影面积F= 8301.7)+30(1055) =79298.2 PF= 3079298.2 = 2378946N初选注射机的型号为:XS-Z-30注射机XS-Z-30有关技术参数如下:最大

22、开合模行程 160 mm模具最大厚度 180 mm模具最小厚度 60 mm喷嘴圆弧半径 12mm喷嘴孔直径 2 mm动、定模板尺寸 250 mm 280 mm拉杆空间 235 mm2选标准模架A3 根据以上分析计算型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。动模板厚A=40mm推件板厚度=16mm固定板厚度B=32垫块厚度C=63模具厚度：H模=40+A+B+C+32=191mm模具外形尺寸：160160191mm3校核注射机注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 由于在初选注射机和标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，

23、已符合所选注射机要求。9.2 开模行程的校核注射机最大行程S S2h件+h浇+(510)式中h件-塑料制品高度(mm)；h浇-浇注系统高度(mm)。 2h件+h浇+(510)=2故满足要求。9.3 模具在注塑机上的安装从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以选注射机规格满足要求。图81-动模座板 2-垫块 3-内角螺钉 4-支承板 5-型芯固定板 6-定模座板 7-内角螺钉8-浇口 9-导套 10-定模板 11-导柱 12-拉料杆 13-推杆 14-推杆固定板15-推板 16-复位杆致谢通过这一个月来的设计，不仅是对我3年来学习的总结和回忆，同时也让我深深的明白了自身的

24、诸多缺乏之处，这也是今后在社会上学习的一种动力，我将会不断地学习、不断地充实自己。由于时间和自身能力有限，设计难免会存在着缺乏之处，恳请各位老师给予指正。至此，感谢学校，感谢老师在这3年里对我的谆谆教导，让我充实的度过了这3年的大学生活，你们的教诲将是我最珍贵的财富。最后，感谢我的指导老师对我设计的悉心指导和耐心帮教。参考文献1 塑料成型工艺与模具设计.屈华昌主编塑料成型工艺与模具设计.北京：机械工业出版社，2 冯炳尧韩泰荣蒋文森 编 丁战生审. 模具设计与制造简明手册 .上海：上海科学技术出版社，3 唐志玉主编. 塑料模具设计师指南.北京：国防工业出版社，4 冯炳尧 韩泰荣 蒋文森主编. 模

25、具设计与制造简明手册第二版.上海：上海科学技术出版社，19945 王桂萍邱以云主编. 塑料模具的设计与制造问答.北京.机械工业出版社6 奚永生主编.精密注射模具设计.北京.中国轻工业出版社7 陆宁主编.实用注射模设计.北京.中国轻工业出版社，8 宋玉恒主编. 塑料注射模机构与结构设计.北京.航空工业塑料模具编制组，9 中国机械工业教育协会组编.注射模设计及制造.北京.中国机械工业教育协会，10 蒋继宏王效岳主编. 注射模典型结构例.北京.中国轻工业出版社，11 贾润礼程志远主编. 实用注射模设计手册.北京.中国轻工业出版社，12 徐进陈再枝等编. 模具材料应用手册.北京.机械工业出版社，13 廖念针等主编. 互换性与技术测量.北京.中国计量出版社，