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1、 圓形筆筒塑料模設計 【摘要】 本文介紹了注塑模具圓形筆筒的設計，通過對一個塑件的分析，選取適合的注塑機，首先確定模具的結構，再通過對模具的型芯、型腔等其它相關尺寸的分析計算，繪制圓形筆筒模具的零件圖、裝配圖，并且還對其主要的零件進行了模具加工的工藝分析，確定加工工藝的路線，還有模具裝配工藝。為了更進一步的清楚的形象了解模具的結構設計過程，這次畢業(yè)設計當中使用與UG NX4.0與AUTO CAD作為主要軟件，提供了很大的方便。 【關鍵詞】：圓形筆筒；加工工藝；塑料模；軟件應用 引

2、言 4 一、產品介紹 4 二、材料選取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 4 三、注射成型工藝 5 1）成型前的準備 5 2）注射過程 6 3）后處理 6 4）工藝參數 6 四、模具設計 8 2）塑件在模具中的位置與澆注系統(tǒng)的設計 8 1）注射模結構與注射機的選用 8 3）成型零部件設計 9 4）結構零部件設計 9 5）推出結構設計 10 6）溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 10 五、工藝參數校核 10 1）型腔數量的校核 10 2）最大注射量的校核 10 3）鎖模力的校核 10 4）注射壓力的校核 10 5）噴嘴尺寸的校核 10 6）模具厚度校核 10 7）開模行程

3、的校核 10 8）其他 11 六、注意事項 11 七、注射機的維護 11 八、總結 12 九、參考文獻 12 十、答謝詞 13 引言 在目前的生產大環(huán)境下，模具的使用已經越來越廣泛了，雖然現在隨著3D打印技術的崛起對模具行業(yè)造成了一定的沖擊，但是目前市場上的大部分產品依舊是由模具生產的，在這里我選擇設了了一款簡單的塑料筆筒模，在市場上也有很多類型，經常在各類文具店以及大型超市等地點都能有幸見到它的身影?？梢姡@個產品在日常生活中有著極其廣泛的應用，市場前景也相當不過，如果還能在產品的賣相上多做點文章，相信會有很可觀的回報。本次的模具設計經過多方討論最終成

4、為了以下的形態(tài)，相信這篇由我通過自己努力所完成的設計能得到各位老師的認可。 一 產品介紹 產品名稱：塑料筆筒 產品數量：個別 塑件尺寸：外圓直徑65毫米，內圓直徑61毫米，高70毫米。 塑件顏色：紫色，藍色，白色，黃色。 塑件要求：要求塑件外側表面光滑且不得有氣孔，不得有熔接痕不能有飛邊等缺陷，且塑件允許的最大脫模斜度為零點五度。 二 材料選取 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） 1）基本特性 ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。在生產加工方面使用廣泛的原因是由于ABS塑料的三種組分的各自特性，使得ABS在綜合力學性能方面表現良好。具體

5、表現為丙烯腈為ABS塑料提供了良好的耐化學腐蝕性和較強的表面硬度，丁二烯則讓ABS塑料更為堅韌，不易形變，最后苯乙烯給它提供了強大的染色性能與良好的加工性。 ABS塑料呈微黃的無毒，無味材料，但生產過后有刺激性氣味，但本身在成型過后光澤度較好。ABS具有良好的抗沖擊強度，其密度在1.02~1.05克每立方厘米，并且在低溫下其強度下降亦不明顯。在耐磨性，耐寒性等性能方面ABS塑料同樣表現出色，依靠著良好的機械強度ABS的電氣性能與化學穩(wěn)定性同樣不容小覷。ABS塑料在水，無機鹽，酸堿類面前幾乎沒有什么不同，但在酮，酯，醛，氯化烴面前則會溶解成為乳濁液。ABS塑料的表面在冰醋酸，植物油等化學藥品的

6、侵蝕下會開裂，且與烴長時間接觸會溶脹軟化。ABS的優(yōu)點是有一定的硬度跟尺寸穩(wěn)定性，在加工方面易于成型，且在色粉，色母的調色下可以配置成任何顏色。但是ABS的缺點也同樣明顯，由于硬度高所以脆性強且耐氣候性差，單單在紫外線的照射下就會變得極度脆弱。它的耐熱性也不好，在70攝氏度下尚且還能連續(xù)工作但在約90攝氏度時即會發(fā)生熱形變。 而根據ABS塑料中組分比例的不同，性能也會產生差異，具體的表現則為ABS塑料有很多類型，可以根據不同的應用要求而選擇具有各種沖擊強度的類型。 2）主要用途 根據ABS塑料的特性，在機械工業(yè)方面使用其制造齒輪、軸承、把手、儀表盤等殼類零件。小轎車的車身等汽車工業(yè)

7、產品中很多也出現了ABS的身影，如汽車擋泥板、熱空氣調節(jié)導管等。ABS塑料很多也運用于生產生活用品當中，就像本次設計中的塑料筆筒等文教體育用品等等。 3）成型特點 ABS塑料會隨著溫度的升高而粘度增強，造成較高的成型壓力，需要較大的脫模斜度；在生產加工之前，ABS塑料需要先進行干燥處理，因為ABS極易吸水；在正常的情況下，ABS的收縮率都不會改變。根據塑件的要求，模具的溫度也會在50至80攝氏度之間調整，以求達到最理想的效果。 三 注射成型工藝 1）成型前的準備 在日常的生產當中為了保證塑件的質量，通常要在成型前做一些準備處理，像什么檢測外觀，顏色是否一致，大小是否

8、合適等等，同時對于吸水性強的材料需提前預熱，我們的ABS塑料就是這種塑件，一般須在干燥箱內以70至80攝氏度的溫度干燥2至4小時才能使用，否則由于材料內的水分會使得產品產生氣泡等瑕疵。 在塑料筆筒的生產過程當中由于需要生產不同顏色的產品，所以需對注塑機提前進行清洗。一般我們的螺桿式注塑機都采用空注射法清洗。在清洗料筒時，應先將料筒與噴嘴溫度升高至最低成型溫度，對于ABS塑料來說就是90攝氏度左右，之后加入新產品的次料連續(xù)對空注射直至排盡。 2）注射過程 （1）加料 將顆粒狀的材料加入料斗，在保證產品質量的前提下比例可自行調節(jié)，之后由螺桿帶入料筒進行加熱。 （2）塑化

9、 ABS塑料在注塑機內進行加熱，從固態(tài)逐漸變化為熔融狀態(tài)。 （3）沖模 在螺桿的作用下ABS塑料的熔融體逐漸充滿型腔。 （4）保壓 沖模過程結束后在注射機螺桿的作用下，熔融狀態(tài)的塑料繼續(xù)填入型腔，此時保壓能保證產品不開裂。 （5）倒流 在保壓結束后，螺桿后退，壓力變下，此時要在撤銷注射壓力時關閉交口以避免產生倒流現象。 （6）冷卻 澆口處的塑件熔體完全凍結直至全部推出。 （7）脫模 塑件冷卻過后在推件的作用下即可推出。 3）后處理 此次所用的ABS塑料可不做后處理投入使用。 4）工藝參數 （1）料筒溫度 在成型的過程

10、中，料筒溫度可分為三個部分，就是前部，中部以及后部三段溫度各不相同，溫度從前部開始由高到低，從210攝氏度左右降低至170攝氏度以下。任何溫度上的不合適都會直接反映在產品上。 （2）噴嘴溫度 噴嘴溫度比料筒溫度的最高值要低一些以防止流誕現象。不過溫度也不宜過低否則會導致料口被堵死。 （3）模具溫度 模具溫度的高低取決于塑料是否結晶等其他工藝條件。也將直接影響塑件的冷卻速度與性能。模具溫度的降低可以提高生產率但也會增大表面粗糙度，總之取適宜溫度最好，一般在50至70攝氏度之間。 （4）塑化壓力 塑化壓力即是指螺桿式注射機在轉動時后退所受到的壓力，它會影響熔體的

11、塑化率。一般為6兆帕左右，普遍不超過20兆帕。 （5）注射壓力 注射壓力的壓力大小可以通過控制系統(tǒng)來調整，一般在40兆帕至130兆帕之間，而我們選用的ABS塑料用60兆帕。 （6）成型周期 成型周期直接決定論產品的生產效率以及機械使用率，所以在保證質量的前提下應盡量縮短成型周期。 （7）注射工藝參數 以下是查表所得的ABS塑料的注射工藝參數 注射機類型：螺桿式 螺桿轉速：30至60轉每分鐘 噴嘴形式：直通式 噴嘴溫度：180至190攝氏度 料筒溫度：前段200至210攝氏度 中段210至230攝氏度 后段

12、180至200攝氏度 模具溫度：50至70攝氏度 注射壓力：70至90兆帕 保壓壓力：50至70兆帕 注射時間：3至5秒 保壓時間：15至30秒 冷卻時間：15至30秒 成型周期：40至70秒 四 模具設計 1）注射模結構與注射機的選用 （1）注射模的結構 模具采用雙分型面注射模，在分型之后澆注系統(tǒng)凝料由第一分型面脫出，之后塑件在另一個分型面上脫出。 （2）注射機的選用 此次模具的設計采用的是螺桿式注射機 初步選擇注射機G54-S200/400 明確注射機參數： 最大注射量：200至400 立方厘米 螺桿直徑:55毫米 注射壓力

13、:109兆帕 注射行程:160毫米 最大成型面積:645平方厘米 最大開合模行程;260毫米 鎖模力:2540千牛 模具厚度:最大厚度406毫米,最小厚度165毫米 拉桿空間:290毫米368 毫米 噴嘴尺寸 圓弧半徑為18毫米、孔直徑4毫米 2）塑件在模具中的位置與澆注系統(tǒng)的設計 （1）型腔數目的確定 由于生產的數量只有個別，所以模具設計采用的是單型腔模具，而塑件在模具中的位置由其分型面決定。 （2）澆注系統(tǒng)--主流道 主流道的定義是在注射機的噴嘴處到與模具的最早接觸面開始的。它的形狀根據熔體而變化，此次設計中，為了在

14、澆口套中拔出凝料，我將主流道設計成了圓錐形，并垂直于分型面。 （3）澆注系統(tǒng)--分流道 分流道設置在主流道末端與澆口之間 （4）澆注系統(tǒng)--澆口 由于設計的需要，澆口采用的是直接式的點澆口。 （5）排氣系統(tǒng) 由于模具尺寸較大，縫隙比較足，故此模具未設排氣系統(tǒng)。 3）成型零部件設計 （1）型腔的結構設計 型腔采用整體式結構，為了使得生產牢固，塑件外觀沒有瑕疵。 （2）型芯的結構設計 型芯的設計也采用整體式結構，加工方便且形狀簡單。與型腔整體配合更方便。 （3）型腔徑向尺寸計算 塑件的平均徑向尺寸為塑件的基本尺寸減去二分

15、之一的公差?？芍颓坏钠骄叽缂由闲颓坏钠骄p量等于塑件的平均徑向尺寸與平均徑向尺寸跟塑件的平均收縮率之積的和?；喌眯颓坏膹较虺叽缂礊樗芗幕境叽缗c塑件的基本尺寸跟平均收縮率之積的和減去二分之一的公差。 （4）型芯的徑向尺寸計算 由型腔的徑向尺寸推導可知，型芯的徑向尺寸為型腔的徑向尺寸加上公差。 4）結構零部件設計 （1）模架的選取 選取原則根據中小型模架標準（GB/T 12556.1—1990），經考慮后采用A2型。 （2）支承板設計 為了支承各種作用在型芯型腔上的力，使模具不受傷，在模具的動模板下我們添加了一塊支承板。支承板的厚度與塑件的投影

16、面積有關，設計支承板厚度為20毫米。 （3）動、定模板的設計 動、定模板厚度分別為20與100毫米。 （4）導柱導向機構的設計 導柱選取錐臺形的帶頭導柱，長度高出動模板10毫米。 5）推出機構設計 使用推桿與推板共同推出。 6）溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 由于可采取自然冷卻，就未設溫度調節(jié)系統(tǒng)。 五 工藝參數校核 1）型腔數量的校核 由于是單型腔，故都可以使用 2）最大注射量的校核 即注射機一次性能投入的最大注射量大于生產塑件所需的容量。生產所需容量即塑件生產所需質量與澆注系統(tǒng)所需之和。經計算生產所需塑件質量為16立方厘米遠遠

17、低于注射機的最大注射量。 3）鎖模力的校核 實際生產中的鎖模力必須小于額定鎖模力才能保證生產中的安全。實際鎖模力為塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力之積。行腔壓力大概是注射壓力的百分之八十，ABS塑料的行腔壓力為30兆帕。經計算實際鎖模力約為14千牛遠小于額定鎖模力。 4）注射壓力的校核 經測試實際所需的注射壓力遠小于額定注射壓力。 5）噴嘴尺寸的校核 噴嘴尺寸為4毫米，主流道的小端直徑要更大一些為4.5毫米，符合標準。 6）模具厚度校核 即模具實際厚度在注射機可安裝的最大模厚與最小模厚之間。模具的總厚度為240毫米，注射機最大模厚40

18、6毫米，最小模厚165毫米。實際厚度可用。 7）開模行程校核 注射機的最大開模行程要比推出距離與澆注系統(tǒng)在內的塑件高度之和還多五至十毫米。實際所需開模行程為120毫米，最大開模行程為260毫米?？梢浴? 8）其他 其他尺寸的校核，如定位圈尺寸，推出機構的校核等在此未做校核，對于塑化量等其它數據都不再多做表述了，至此，模具的設計完結。 六 注意事項 1）ABS塑料在生產之前必須先經過干燥機干燥后方可投入使用，干燥之前可用色粉與色母按比例配合調色。 2）在注射機使用之前先檢查機器的各個運動部件是否清潔，如有異物需清理干凈，以免造成產品的損壞。 3）檢查各個零

19、部件是否潤滑以免出現咬死現象造成各種不必要的麻煩。 4）檢查各工作部位是否可運行，以免發(fā)生漏電，漏油，噴水，火災等危險事故的發(fā)生。 5）生產材料是否到位，工作油量是否滿足需求，如有問題及時反映。 6）冷卻系統(tǒng)是否開啟，避免機器運行后溫度過高產生危險。 7) 生產結束后盡量使得料筒內的剩料排空，及時清理，以免造成不必要的浪費，對于使用了色粉的材料需多清洗幾次，同時避免之后使用的產品異色。 七 注射機的維護 1)每天檢查加熱圈是否正常工作，熱電偶接觸是否良好。 2)每天檢查溫度控制儀是否在零位。 3)每天檢查各電器開全，特別是安全門和緊急停車開關的情況。 4)每天檢查模

20、具安裝固定螺釘的情況。 5)每天檢查冷卻水循環(huán)系統(tǒng)供給情況。 6)每天檢查各類儀表是否正常。 7)每天檢查油箱內的油量，油溫情況。 8)每天檢查運動部件的潤滑情況。 9)每天登記各類機器使用情況。 10)每天清理，清掃機臺周邊的垃圾。 11)定期檢查工作油液的質量。 12)定期檢查螺桿，料筒的磨損情況。 13)定期檢查電器元件的工作情況，各種電線接頭是否漏電，接地是否可靠。 14)定期檢查吸油，濾油裝置及冷卻器的工作情況。 15)定期檢查液壓泵，電動機，液壓馬達等的工作情況，清理其外殼上的塵埃，以利于散熱。 八 總結 此次的設計花費了相當之長的時間尋找材料等等，

21、在本次設計中出現了很多困難，不過好在找了很多人，在他們的幫助下我順利的完成了這篇論文，雖然這些困難我能獨立解決，但他們還是給了我相當大的幫助，對于模具的處理我有了更深的理解，借著自己工作的機會，我在注射機方面有了很大的進步，靠著公司里的人的栽培，我漸漸掌握了使用它的技巧，這對于我的論文也有著相當大的幫助。在寫完這篇論文之后，我希望能有著更進一步的發(fā)展。對于之后的發(fā)展前景基本上我也已經有了考量和定位。 九 參考文獻 [1]肖洪波《沖壓與塑壓設備》蘇州工業(yè)職業(yè)技術學院自編教材； [2]屈華昌《塑料成型工藝與模具設計》高等教育出版社； [3]楊素萍《模具材料與熱處理》上海科學技術出版社； [4]冀秀煥 唐建生《工程材料與成形工藝》武漢理工大學出版社； [5]史立峰《CAD應用技術》化學工業(yè)出版社； [6]夏華生 王其昌 馮秋官《機械制圖》高等教育出版社。 12