筆套塑料模具設(shè)計【說明書+CAD】

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塑料模是塑料生產(chǎn)中不可缺少的工藝裝備，是技術(shù)密集性產(chǎn)品，注塑的質(zhì)量生產(chǎn)效率以生產(chǎn)的成本等。與塑料模的設(shè)計和制造有直接的關(guān)系。塑料模的設(shè)計與制造技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。在很大的程度上決定這產(chǎn)品的質(zhì)量品質(zhì)和新產(chǎn)品的開發(fā)能力!這次的設(shè)計以塑料模具的注射為主，利用注射模具設(shè)計出筆套，包括裝配圖和零件圖，此次的設(shè)計主要是以自己的所學(xué)為主另外增加了自己一些設(shè)計的思路，主要以注射為主生產(chǎn)產(chǎn)品！1、擬定成型工藝的結(jié)構(gòu)形式1.1塑件成型工藝性分析1.2分型面位置的確定1.3確定型腔數(shù)量和排列方式1.4模具結(jié)構(gòu)形式的確定1.5注射機(jī)型號的選定2 、澆注系統(tǒng)的設(shè)計2.1主流道設(shè)計2.2. 分流道設(shè)計2.3澆口的設(shè)計2.4冷料穴的設(shè)計3 、成型零件的設(shè)計3.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.2成型零件的鋼材選用3.3成型零件工作尺寸的計算3.4支承板厚度計算4、 模架的確定5 、排氣槽的設(shè)計6、 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計7、 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計三、 主要方法和措施1通過本專業(yè)所學(xué)知識加以概括總結(jié)；2通過學(xué)院圖書館、互聯(lián)網(wǎng)、各種文獻(xiàn)查閱比對；3通過指導(dǎo)老師意見和建議加以修改、補充。四、 主要參考文獻(xiàn)1潭雪松等.新編塑料模具設(shè)計手冊M.人民郵電出版社，2007.2中國模具工程大典編委會.中國模具工程大典第3卷塑料與橡膠模具設(shè)計M.電子工業(yè)出版社，2007. 3中國模具設(shè)計大典遍委會.中國模具設(shè)計大典第2卷輕工模具設(shè)計M.江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003.4塑料模具技術(shù)編委會.塑料模具技術(shù)手冊M.機(jī)械工業(yè)出版社，2005.5張玉龍.塑料品種與性能手冊M.化學(xué)工業(yè)出版社，2007.6申開智.塑料模具設(shè)計與制造M.化學(xué)工業(yè)出版社，2006.7屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計M.機(jī)械工業(yè)出版社，2007. 五、 畢業(yè)設(shè)計推進(jìn)計劃2011年1月底確定設(shè)計題目2011年23月進(jìn)行設(shè)計題目可行性討論2011年4月初擬寫開題報告2011年4月底畢業(yè)設(shè)計初稿（電子檔）交予指導(dǎo)老師審核2011年5月中旬正式進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計擬寫包括封面，任務(wù)書，目錄，正文，參考文獻(xiàn)等2011年5月底正式提交畢業(yè)設(shè)計 學(xué)生簽名： 年 月 日 指導(dǎo)教師意見（對選題的有效性、研究方法的正確性、課題的廣度、深度的意見及開題是否通過）： 通過（ ） 修改后通過 （ ） 未通過 （ ） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日注：開題報告裝訂在畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書后 開題是否通過請指導(dǎo)教師在括號內(nèi)打“ ”紫瑯職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計題 目：筆套塑料模具設(shè)計副 標(biāo) 題：學(xué) 生 姓 名：田春鋒所在系、專業(yè)：機(jī)電工程系模具設(shè)計與制造班 級：模具3082班指 導(dǎo) 教 師：錢軍日 期：2011年5月I目錄摘 要近年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所占比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機(jī)的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機(jī)的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。筆套注塑模具設(shè)計的產(chǎn)生無論是在生產(chǎn)量還是在生產(chǎn)效率上，都有極大的提高。注塑成型的模具生產(chǎn)質(zhì)量高，效率快，符合現(xiàn)代企業(yè)的要求。塑料制品節(jié)約了成本，環(huán)保耐用，而且價格低廉，符合人們的生活需求。關(guān)鍵詞：塑料 模具 注塑成型 設(shè)計I 目 錄摘 要I目 錄I1、擬定成型工藝的結(jié)構(gòu)形式11.1塑件成型工藝性分析11.2分型面位置的確定11.3確定型腔數(shù)量和排列方式11.4模具結(jié)構(gòu)形式的確定21.5注射機(jī)型號的選定22、澆注系統(tǒng)的設(shè)計32.1主流道設(shè)計32.2. 分流道設(shè)計42.3澆口的設(shè)計52.4冷料穴的設(shè)計53、成型零件的設(shè)計53.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計63.2成型零件的鋼材選用63.3成型零件工作尺寸的計算63.4支承板厚度計算74、模架的確定85、排氣槽的設(shè)計96、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計97、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計9致 謝11參考文獻(xiàn)12筆套塑料模具設(shè)計1、擬定成型工藝的結(jié)構(gòu)形式1.1塑件成型工藝性分析該塑件是一塑料筆套。塑件壁厚屬于薄壁塑件，生產(chǎn)批量很大。材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點，容易涂裝、著色。）熔融流動性好，熔融狀態(tài)穩(wěn),可以注射成型。1.2分型面位置的確定根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形式，分型面應(yīng)選在塑料中間部分，如圖1-1所示圖1-1塑件結(jié)構(gòu)1.3確定型腔數(shù)量和排列方式1）該塑件精度要求不高，生產(chǎn)批量很大，塑件尺寸小，可以采用一模多腔的形式?？紤]到模具制造費用，設(shè)備運轉(zhuǎn)費用低一些，初定為一模四腔的模具形式。2）型腔排列形式的確定因為所用材料為熱塑性彈性體，能反復(fù)扭曲，有突出的回彈能力，摩擦系數(shù)低，可采用強制脫模的方式。因此本設(shè)計采用推塊推出的強制脫模方法。型腔的排列方式采用單列直排。如圖1-2所示圖1-2型腔的排列1.4模具結(jié)構(gòu)形式的確定從上面分析可知，本模具擬采用一模四腔，單列直排，推塊推出，流道采用非平衡式，澆口采用潛伏式澆口或側(cè)澆口，定模不需要設(shè)置分型面，動模部分需要一塊型芯固定板和支承板，因此基本上可以確定模具結(jié)構(gòu)形式為A型帶推塊的單分型面注射模。1.5注射機(jī)型號的選定1）通過計算，塑件質(zhì)量m為2.278g，塑件體積v=m/=2.78/1.2=1.898cm3。流道凝料的質(zhì)量m還是個未知數(shù)?？梢园此芗|(zhì)量的0.6倍來估算。從上述分析中確定為一模四腔，所以注射量為m=1.6nm=1.6x4 x2.278 =14.5972g。2）塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的估算。流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A，在模具設(shè)計前是個未知值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析，A是每個塑件在分型面上的投影面積A的0.20.5倍，因此可用0.35nA未進(jìn)行估算，所以A= nA+A= nA+0.35 nA=1.35 nA=152.604mm式中A=(/4)d2=0.78512=28.26mmFm=AP型=152.60425=3815.1N=3.8151KN式中型腔壓力P型去25MPa(因為是薄壁塑件，澆口又是潛伏式澆口，壓力損失大，取大一點)。3）選擇注射機(jī)根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計算值，可選用XSZY125臥式注射機(jī)。見表1-1表1-1注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)標(biāo)稱注射量/cm104模板板量最大行程/mm300螺桿直徑/mm30模板最大厚度/mm300注射壓力/MPa150模板最小厚度/mm200注射行程/mm160模板尺寸/mm螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)10140拉桿空間Mm260360注射時間/s1.8合模方式液壓-機(jī)械注射方式螺桿式噴嘴球半徑/mm12合模力/N9噴嘴孔直徑/mm4最大成型面積/cm360定位圈尺寸/mm1002、澆注系統(tǒng)的設(shè)計2.1主流道設(shè)計1）主流道尺寸根據(jù)所選注射機(jī)，則主流道小端尺寸為： d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.51）=4+0.5=4.5mm 主流道球面半徑為 SR=噴嘴球面半徑+（12）=12+2=14mm2）主流道襯套形式本設(shè)計雖然是小型模具，但為了便于加工和縮短主流道長度，襯套和定位圈還是設(shè)計成分體式，主流道長度取25mm，約等于定模板的厚度（見圖）襯套如圖2-1所示，材料采用T10A鋼，熱處理淬火后表面硬度為53HRC57HRC。圖2-1襯套3）主流道凝料體積q主= =（5.8+5.84.5+4.5）=523.3mm0.5233cm2.2. 分流道設(shè)計1）分流道布置形式分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地經(jīng)分流道均衡的分配到各個型腔，因此，采用非平衡式分流道。如圖2-2所示： 圖2-2 非平衡式分流道 圖2-3分流道截面2）分流道長度第一級分流道L1=53.5mm3）分流道的形狀截面尺寸以及凝料體積（1）形狀及截面尺寸。為了便于機(jī)械加工及凝料脫模，本設(shè)計的分流道設(shè)置在分型面上定模一側(cè)，截面形狀采用加工工藝性能比較好的半圓形截面。半圓形截面對塑料熔體及流動阻力均不大，一般采用下面經(jīng)驗公式來確定截面尺寸，即B=0.2654=0.2654=6.98mm根據(jù)常用塑料分流道直徑推薦值，取B=7mm。H=B=7=3.5mm分流道L1截面形狀如上圖2-3所示：（2）凝料體積。分流道長度L=141mm分流道截面積A=r=3.1412.25=19.2325mm凝料體積q分=13119.2325=2519.4575mm=2.5195cm（3）分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.8m1.6m即可，在此取1.6m。2.3澆口的設(shè)計根據(jù)外部特征，外觀表面質(zhì)量要求比較高，應(yīng)看不到明顯的澆口痕跡，因此采用潛伏式澆口，在開模時澆口自行剪斷，幾乎看不到澆口的痕跡。1）潛伏式澆口尺寸的確定由經(jīng)驗公式得 d=nk =0.60.272=1.24mm式中A=dhr=3327.2501mmn塑料材料系數(shù)取0.6；k塑件壁厚的函數(shù)值取0.272；澆口截面形狀如圖2-4所示澆口先去1，在試模時根據(jù)填充情況再進(jìn)行調(diào)整。2）澆口剪切速率的校核由點澆口的經(jīng)驗公式得r=56392.64s=5.63926410 sr為10s10s，剪切速率校核合格。2.4冷料穴的設(shè)計1）主流道冷料穴如圖2-5所示，采用半球形，并采用“Z”行頭拉料桿，設(shè)拉料桿固定在動模固定板上，開模時利用凝料對“Z”頭拉料桿的包緊力使主流道凝料從主流道襯套中取出。 圖2-4澆口截面形狀 圖2-5“Z”行頭拉料桿3、成型零件的設(shè)計模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度的零件稱為成型零件。在本設(shè)計中成型零件就是成型筆套外表面的凹模，成型內(nèi)表面的凸臺型芯3.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）凹模（型腔）因為凹模結(jié)構(gòu)簡單，直接采用數(shù)控銑床加工就可以，模具采用整體模板絕部熱處理就可。2）型芯型芯由1個直徑為10mm圓柱如圖3-1所示：圖3-1型芯3.2成型零件的鋼材選用該零件是大批量生產(chǎn)，成型零部件所選用鋼材耐磨性和抗疲勞性能應(yīng)該良好，機(jī)械加工性能和拋光性能也應(yīng)該良好。型腔選用CrWMn，53-56HRC。型芯因為是采用強制脫模，磨損比較厲害，采用硬度比較高的模具鋼Gr12MoV，淬火后表面硬度為58HRC62HRC。3.3成型零件工作尺寸的計算該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計算。查有關(guān)手冊得，塑件公差按SJ1372-78標(biāo)準(zhǔn)中MT3級精度選取。根據(jù)相關(guān)資料查的ABS的收縮率為0.6%。計算見表3-1表3-1成型零件工作尺寸的計算類別塑件尺寸計算公式工件尺寸型腔的計算12（L）= （1+）L11.94R20R19.7R15.3R15.24R44.1R44.095R1.9R1.82R1.2R1.1240（H）= （1+）H39.87型芯的計算10（l）= （1+）l+ 10.24（h）= （1+）h+ 4.2562.563.3模具制造公差取 。3.4支承板厚度計算支承板厚度和所選模架兩墊塊之間的跨度有關(guān)，根據(jù)前面的型腔布置，模架應(yīng)選在160160這個大范圍之內(nèi)墊塊之間的跨度大約為96mm根據(jù)型腔布置及型芯對支承板的壓力，就可計算得到支承板的厚度，即T=0.54L（）=0.5496（）=21.8mm式中支承板剛度計算許用變形量，=25i=250.97=24.25m=0.02425mm,i=0.35W+0.001W=0.3596+0.00196=0.97m L兩墊塊之間的距離（約為96）；W影響模具形變的最大尺寸，若圓筒是r或h，若矩形是L；L支承板長度，取160mm;l l4個型芯投影到支承板上的面積。因此，支承板厚度取標(biāo)準(zhǔn)厚度32。4、模架的確定根據(jù)型腔的布局來看，型腔分布尺寸為12110，又根據(jù)型腔側(cè)壁可知，最小厚度為40mm，再考慮到，導(dǎo)柱、導(dǎo)套及螺釘布置應(yīng)占的位置和采用推件板推出等各方面問題，確定選用模架序號為3號（160L=160160），模架結(jié)構(gòu)為P4的形式，如圖4-1所示。各模板尺寸的確定：1）A板尺寸A板是定模型腔板，塑件高度40mm，在模板上方有流道，因此A板厚度取50mm。2）B板尺寸.B板是凸模（型芯）固定板，取厚度為32mm。3）C墊塊尺寸墊塊=推出行程+推板厚度+推板固定板厚度+（510）=40+30+20+(510)=95100根據(jù)計算，墊塊厚度C取80mm。上述尺寸確定之后，就可以確定模架序號為3號，板面為160160，模架結(jié)構(gòu)形式為P4的標(biāo)準(zhǔn)模架。圖4-1模架結(jié)構(gòu)從選定模架可知，模架外形尺寸：寬長高=160160230.5 模具平面尺寸160160260360（拉桿間距），合格；模具高度230.5，200230.5300合格；模具開模所需行程=62.5.5(型芯高度)+40（塑件高度）+（510）=（107.5125.5）300（注射機(jī)開模行程），合格；其他各個參數(shù)在前面校核都合格，所以本模具所選注射機(jī)完全滿足使用要求。5、排氣槽的設(shè)計該模具是小型模具，排氣量不大，但分型面較大，型芯之間存在間隙，可直接利用間隙排氣，而且采用的是潛伏式澆口向型腔頂部傾斜，塑料熔體先充滿型腔頂部，然后充滿周邊下部，這樣型腔頂部不會造成憋氣現(xiàn)象，氣體會沿著分型面和型芯與推件板之間的軸向間隙向外排出。因此本設(shè)計不單獨開設(shè)排氣槽。6、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計推件板推出過程中，為了減小推件板與型芯的摩擦，采用如圖所示結(jié)構(gòu)，推件板與型芯間隙留0.2mm0.25mm的間隙，本設(shè)計中取0.2mm，并用錐面配合，以防止推件板因偏心而板溢料。7、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計冷卻系統(tǒng)的計算很麻煩，在此只進(jìn)行簡單計算，在單位時間內(nèi)塑料熔體凝固時所放出的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱量，模具溫度設(shè)為65。1）冷卻水的體積流量q=WQ/C()= = 0.0054 m/min式中： W單位時間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料重量(kg/min) ，按每分鐘注射10次， 即 14.59721.210=175.03328g/min=0.175kg/minq冷卻水的體積流量(m3/min)Q單位重量的塑料制品在凝固時所放出的熱量(kJ/kg)，ABS為390kJ/kg冷卻水的密度(1000kg/m3) C冷卻水的比熱容4.187kJ/(kg.)冷卻水的出口溫度(25) 冷卻水的入口溫度(20) 2）冷卻管道直徑 為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，查質(zhì)料取d=25mm。3）冷卻水在管道內(nèi)的流速 由式 v= =1.79m/s 大于最低流速1.66m/s，達(dá)到湍流狀態(tài)，所選管道直徑合理。4）冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)查參考文獻(xiàn)中的表 取f=6.48（水溫為25時），因此 h=3.6f=24521kJ/(mh )5）冷卻管道的總傳熱面積A=0.010122m=10122mm6） 模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水孔數(shù) n=2.5（孔） 從計算結(jié)果看，因塑件小，單位時間注射量小，所需冷卻水道也比較小，但3條冷卻水道對模具來說是不可取的。可采用4孔兩兩并聯(lián)水道安裝在適當(dāng)位置。9致 謝致 謝經(jīng)過半年的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個?？粕漠厴I(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，本次畢業(yè)設(shè)計很難按時完成。在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從外出實習(xí)到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。然后還要感謝大學(xué)三年來所有的老師，為我打下機(jī)械專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。最后感謝紫瑯學(xué)院三年來對我的大力栽培。11參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1潭雪松等.新編塑料模具設(shè)計手冊M.人民郵電出版社，2007.2中國模具工程大典編委會.中國模具工程大典第3卷塑料與橡膠模具設(shè)計M.電子工業(yè)出版社，2007. 3中國模具設(shè)計大典遍委會.中國模具設(shè)計大典第2卷輕工模具設(shè)計M.江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003.4塑料模具技術(shù)編委會.塑料模具技術(shù)手冊M.機(jī)械工業(yè)出版社，2005.5張玉龍.塑料品種與性能手冊M.化學(xué)工業(yè)出版社，2007.6申開智.塑料模具設(shè)計與制造M.化學(xué)工業(yè)出版社，2006.7屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計M.機(jī)械工業(yè)出版社，2007.1313紫瑯職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書系部名稱機(jī)電工程系專業(yè)班級模具3082學(xué)生姓名田春鋒指導(dǎo)教師姓名錢軍設(shè)計題目筆套塑料模具設(shè)計畢業(yè)設(shè)計的目的畢業(yè)設(shè)計的目的是總結(jié)和檢驗學(xué)生在學(xué)校期間的學(xué)習(xí)成果，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的專業(yè)知識以及專業(yè)技能進(jìn)行獨立分析和解決問題的能力，使學(xué)生受到科學(xué)研究和工程設(shè)計的基本訓(xùn)練，達(dá)到專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo)的要求。通過畢業(yè)設(shè)計強化學(xué)生對專業(yè)知識和專業(yè)技能的理解和掌握,培養(yǎng)學(xué)生收集資料和調(diào)查研究的能力、方案比較及論證的能力、理論分析與設(shè)計運算能力、應(yīng)用計算機(jī)繪圖的能力以及編寫編制能力。畢業(yè)設(shè)計要求1. 要求一定要有結(jié)合實際的某項具體項目的設(shè)計或?qū)δ尘唧w課題進(jìn)行有獨立見解的論證,并要求有一定的技術(shù)含量；2 .設(shè)計或論文應(yīng)該在所規(guī)定的時限內(nèi)完成；3. 書面材料、框架及字?jǐn)?shù)應(yīng)符合規(guī)定；4. 學(xué)會查閱有關(guān)的技術(shù)資料和相關(guān)的規(guī)范；5 .掌握相關(guān)規(guī)范的選擇和運用；6. 熟悉制圖規(guī)范的相關(guān)內(nèi)容,按制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)繪制工程圖紙。畢業(yè)設(shè)計進(jìn)度安排序號時間內(nèi)容12010年 12月初熟悉畢業(yè)設(shè)計要求，查閱資料，進(jìn)行調(diào)研22010年 3月初確定設(shè)計題目32010年 3月中旬?dāng)M寫開題報告交老師審核42010年 4月初畢業(yè)設(shè)計初稿交老師審核52010年 4月底畢業(yè)設(shè)計二稿交老師審核62010年 5月中旬畢業(yè)設(shè)計終稿交老師審核72010年 5月底回校準(zhǔn)備答辯