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江蘇財經職業(yè)技術學院 綜合畢業(yè)實踐說明書（論文） 標題： 水彩筆筆套注塑模具設計 系 別： 機械與電子工程系 專 業(yè)： 模具設計與制造 學 號： 0911103206 姓 名： 范雯蓓 指導教師： 何玉林 2012 年 6 月 20 日 I 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雜的塑件。 水彩筆是我們日常不可或缺的文具之一，水彩筆筆套作為保護筆尖的部件同樣有著重 要的作用和實際的意義。本課題設計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)采用側澆口，筆套外形復雜，采用斜導柱側向分型，并用 autoCAD 繪制了一套模具裝配圖和零件圖。日用品，有時采用精度和強度不太高的塑 料傳動，由于塑料具有可塑性強，密度小比強度高、結緣性、化學穩(wěn)定性高、外觀多 樣的特點，因而受到越來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)展而應而生的，目前塑料制件幾乎已經進入一切工業(yè)部門以及人民日常 生活的各個領域。隨著機械工業(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越多，質量要求也越來越高，這就要求成型塑件 的模具的開發(fā)，設計制造的水平也須越來越高。本文也就對日用品中的筆蓋模具設計 過程進行闡述。 關鍵詞：注塑模；一模八穴；非平衡式；側澆口；斜導柱；側向分型 II 目 錄 摘 要 .I 目 錄 .II 1 緒論 .2 1.1 模具在加工工業(yè)中的地位 .2 1.2 模具的發(fā)展趨勢 .2 1.3 設計在學習模具制造中的作用 .3 2 塑件的分析 .4 2.1 明確塑件的設計要求 .5 2.2 生產批量與原材料分析 .5 2.3 成型工藝方法分析 .5 3 塑料制品基本參數(shù)的計算 .6 3.1 塑件體積和質量的計算 .6 3.2 產品在分型面上投影面積的計算 .6 3.3 分型面的選擇 .6 4 澆注系統(tǒng)的設計 .8 4.1 注射模具澆注系統(tǒng)的組成 .8 4.2 主流道的設計 .8 4.3 冷料穴設計 .9 4.4 澆口襯套的設計 .9 4.5 澆口的形式 .10 4.6 分流道的設計 .11 4.7 分流道的截面形狀和尺寸 .11 4.8 流程比的校核 .12 4.9 澆注系統(tǒng)的體積和澆注系統(tǒng)凝料質量的計算 .13 5 注塑機的確定 .14 5.1 注射機的選型 .14 5.2 模架的選用 .14 6 模具成型零件的有關計算 .17 III 6.1 型芯的尺寸計算 .17 6.1.1 型芯的徑向尺寸 .17 6.1.2 型芯的高度尺寸 .17 6.2 型腔的尺寸計算 .18 6.2.1 型腔的深度尺寸 .18 6.2.2 型腔的徑向尺寸 .18 6.3 型腔的側壁和底板厚度的計算 .19 7 模具結構 .21 8 注塑機參數(shù)校核 .22 8.1 最大注塑校核 .22 8.2 鎖模力的校核 .22 8.3 模具與注塑機安裝部分的相公尺寸的校核 .22 8.3.1 模具的模板尺寸與注塑機的拉桿間距校核 .22 8.3.2 模具閉合高度校核 .22 8.3.3 開模行程的校核 .23 9 側向分型與抽芯機構的設計 .24 9.1 抽芯距的確定 .24 9.2 斜導柱的截面形狀 .24 9.2.1 斜導柱直徑的確定 .24 9.2.2 斜導柱斜角滑塊的楔角 .25 10 模具的冷卻系統(tǒng) .26 11 模具裝配 .27 11.1 模具的裝配 .27 11.2 模具的安裝及加工要點 .28 參考文獻 .31 1 前 言 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水彩筆筆套的注塑模具。 本次畢業(yè)設計課題來源于生活，應用廣泛，但成型難度大，模具結構較為復雜， 對模具工作人員是一個很好的考驗。它能加強對塑料模具成型原理的理解，同時鍛煉 對塑料成型模具的設計和制造能力。 本次設計以水彩筆筆套模具設計為主線，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。能很好的 學習致用的效果。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(shù)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、UG 等技術，使用 Office 軟件，力求達到減小勞動強度，提高工作效率的目的。 由于實際經驗和理論技術有限，設計的錯誤和不足之處在所難免，希望各位老師 批評指正。 2 1 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)生產領域中得到日益廣泛的應用。隨 著塑料工業(yè)的發(fā)展，社會對塑料制品的需求愈來愈大。據統(tǒng)計，在現(xiàn)代化工業(yè)生產中， 60%90%的工業(yè)產品需要使用模具加工，模具工業(yè)已經成為工業(yè)發(fā)展的基礎 2。而塑 料注射模在模具中所占的分量越來越大，其發(fā)展也非常迅速，大有凌駕其它模具之上 的趨勢。專家預測，在未來的模具市場中，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。 國內相塑料模具相對國外來說比較落后，目前大多用的是單型腔，簡單型腔的模 具達 70以上，仍占主導地位，一模多腔精密復雜的塑料注射模，多色塑料注射模已 經能初步設計和制造，但是有很多精密的模具都要靠進口。不過，我國模具從開始起 步到現(xiàn)在有經歷了半個世紀的發(fā)展，模具工業(yè)有了很大的發(fā)展，1999 年我國模具工業(yè) 產值為 245 億，至 2002 年我國模具總產值約為 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，多材質塑料成型 模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新方面也取得較大進展。氣 體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，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 2934 英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔 技術，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備及技術。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達 20% 以上，一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難 度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到 10%，與國外的 50%80%相比， 差距較大 2。 塑料模具的發(fā)展趨勢 1.2 模具的發(fā)展趨勢 近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模 具在整個模具產量中所占的比重越來越大。從模具設計和制造角度來看，模具的發(fā)展 趨勢可分為以下幾個方面： （1） 加深理論研究 在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已經有經驗設計階 段逐漸向理論技術設計各方面發(fā)展，使得產品的產量和質量都得到很大的提高。 3 （2） 高效率、自動化 大量采用各種高效率、自動化的模具結構。高速自動化的成型機械配合以先進的 模具，對提高產品質量，提高生產率，降低成本起了很大的作用。 （3） 大型、超小型及高精度 由于產品應用的擴大，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，研制了各種高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導 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，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進的機床，這不僅大 大提高了機械加工的比重，而且提高了加工精度。 （5） 標準化 開展標準化工作，不僅大大提高了生產模具的效率，而且改善了質量，降低 了成本。 1.3 設計在學習模具制造中的作用 通過對模具專業(yè)的學習，掌握了常用材料在各種成型過程中對模具的工藝要求， 各種模具的結構特點及設計計算的方法，以達到能夠獨立設計一般模具的要求。在模 具制造方面，掌握一般機械加工的知識，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結構的 特點，根據不同情況選用模具加工新工藝。 畢業(yè)設計能夠對以上各方面的要求加以靈活運用，綜合檢驗大學期間所學的知 識。 4 2 塑件的分析 圖 1 模具設計零件圖 5 2.1 明確塑件的設計要求 產品為水彩筆套，如圖 1 所示，屬小型塑料制品。其與水彩筆筒配套使用， 主要作用是保護水彩筆的筆尖,因而產品精度不高，均采用 SJ1372-78 中的 8 級精度， 但制品為日常學習用品，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,外形結構較復雜。 2.2 生產批量與原材料分析 該產品要求大批量生產,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，化學穩(wěn)定性、電性能優(yōu)良，耐熱性不高（使用溫度為- 3080C） ，易產生內應力，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，可進行高速注射，流動性好，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指標：密度：1.04106 3kgdm ；吸水率（24h）： 0.030.05；收縮率：0.506%；拉伸強度：3563 aMP；熱變形溫度：6596 C；硬度（HB）：M6580；拉伸彈性模量：2.8 3.510 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，對于壓縮和傳遞成型主要 適用于熱固性塑料的生產，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，以利于產品出模，這樣很難適應大批量的生產；而 擠出成型主要適用于連續(xù)型材的生產，水彩筆套不是連續(xù)型材，所以也不能采用此種 方法，根據以上分析，水彩筆套可采用注射成型。 6 3 塑料制品基本參數(shù)的計算 3.1 塑件體積和質量的計算 PS 收縮率為 0.506%，所以其平均收縮率為 0.55%. 圖 2 體積計算分步 如圖 4 所示，將塑件分為四部分,進行體積計算: 231()()1045.6lVmRr 2 6933495m 0124V =345.4+659.4+2954 =3958.8 單個制品質量： =1.053.9585=4.2Mg 根據產品的批量等各方面的要求，模具初步設計為一模八腔，所以 83958.831670V總 3 84.234總 g 3.2 產品在分型面上投影面積的計算 單個產品： 224.516SmR 模具為一模八腔，所以產品在分分型面上投影面積為 81311048總 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 分 型 面 和 多 個 分 型 面 的 模 具 。 分 型 面 的 形 狀 有 平 面 、 曲 面 等 。 分 型 面 設 計 的 是 否 恰 當 ， 直 接 關 系 到 模 具 制 造 、 制 件 質 量 的 。 一 般 分 型 面 與 注 射 機 開 模 方 向 相 垂 直 的 平 面 。 7 根 據 分 型 面 選 擇 的 原 則 ， 水 彩 筆 套 的 分 型 面 有 兩 種 情 況 ： 圖 3 垂直放置時分型面的選擇 圖 4 水平放置時分型面的選擇 如按圖 3 選擇分型面，則可將主型芯設置于動模，脫模時產品可包緊于型芯上， 跟隨動模一起運動，有利于脫模，但筆掛的地方，必須作側向抽芯。如按圖 4 選擇分 型面，產品脫模，既有可能留于動模，也有可能留于動模，則必須動定模兩側都設置 有脫模裝置，且型芯必須作側向抽芯，抽芯距離很長，抽芯力也很大，模具開模行程 相應也很大，模具體積相應也很龐大，因此注射機選型時，要符合上述要求，注射機 參數(shù)相應也增大，但另一方面，則有可能導致注射量的浪費，所以按圖 2 方式選擇分 型面。 8 4 澆注系統(tǒng)的設計 4.1 注射模具澆注系統(tǒng)的組成 無論用于何種類型注塑機的模具，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。在注射模具設計中對澆注系統(tǒng)進行合理布局和形式的選擇是一個重 要的環(huán)節(jié)。在設計注射模的澆注系統(tǒng)時應注意以下幾項原則。 1）根據塑件的形狀和大小以及壁厚等諸因素，并結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）根據所確定的塑件型腔數(shù)設計合理的澆注系統(tǒng)布局。 3）應根據所選用塑件的成型性能，特別是它的流動性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面 積和長度，并使其圓滑過渡以利于物流的流動。 4）應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量 5）澆注系統(tǒng)設計應有利于良好的排氣。 4.2 主流道的設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導入 分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的 順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。 主流道的錐角通常為 。過大的錐角會產生湍流或渦流，卷入空氣。過小的042 錐角使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大。 主流道內壁的表面粗糙度應在 以下，拋光時沿軸向進行。主流道的長度mRa8. ，一般按模板厚度確定。為了減少熔體充模時的壓力損失和物料損耗，應盡可能縮L 短主流道的長度， 一般控制在 以內。主流道的出口端應有較大的圓角。L60 9 圖 5 主流道 4.3 冷料穴設計 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。 防止冷料進入模具型腔而影響制品質量。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。冷料穴應設置在熔體流動方向 的轉折位置，并迎著上游的熔體流向，冷料穴的長度通常為流道直徑 的 倍。d25.1 10H7/h8 2s6 圖 6 冷料穴 4.4 澆口襯套的設計 澆口套常用 或 鋼材制作，經淬火洛氏硬度為 。選擇標準件，8T10 HRC50 尺寸如圖 5 所示（參照塑料模具設計 ，第 46 頁表 4-1） 。選用后進行后續(xù)加工， L=26 加工成 L=15。 10 圖 7 澆口襯套 4.5 澆口的形式 澆口采用側澆口,澆口的截面形狀為矩形,其尺寸可取經驗數(shù)據，其中： 厚度 a=0.7,寬度 b=3.5 ,長度 L=2 其尺寸可由表 1 得： 表 1 側澆口尺寸 壁后 t 制品復雜性 厚度 a 寬度 b 長度 L 簡 單 0.50.7聚 乙 烯 1.5 復 雜 0.50.6 簡 單 0.60.9聚 丙 烯 1.53 復 雜 0.60.8 簡 單 0.81.1聚苯乙烯 3 復 雜 0.81.0 簡 單 0.60.8有機玻璃 1.5 復 雜 0.50.8 簡 單 1.21.4ABS 1.53 復 雜 0.81.2 聚 甲 醛 3 簡 單 1.21.5 中小型制品 (310)a 大型制品 10a 0.72 11 復 雜 1.01.4 簡 單 0.81.2聚碳酸酯 1.5 復 雜 0.61.0 簡 單 1.31.6聚 苯 醚 1.53 復 雜 1.21.5 中小型制品 (310)a 簡 單 1.01.6聚 砜 3 復 雜 1.41.6 大型制品 10a 0.72 澆口厚度 a=0.60.8,寬度 b=(3-10)a ,長度 L=0.7-2 4.6 分流道的設計 分流道是主流道與澆口之間的進料通道。在多型腔模具中分流道必不可少。在分 流道設計時應考慮盡量減小在流道內的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時 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。在流道設計中要減小在流U 道內的壓力損失，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的比值來表示流道的效率。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 實際應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 。一般當分型面為平面時，通常采用圓形截面的流道。432015 當分型面不為平面時，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；但從加工角度進行分析，圓形要分開加工兩個半圓形，難 以對正吻合。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， 經過綜合考慮，最后采用“U”形截面的分流道。其形狀如圖 6 所示，相關尺寸可 由表 2 得: 12 610 圖 8 分流道截面形狀 表 2 常用分流道橫截面及尺寸 H=6, R=2.5, a=510 度 =21.35+8.94-0.90=29.28（立方毫米）uSS梯 扇 4.8 流程比的校核 流程比= /iLt 熔體流程的長度i 熔體流程各段相應的壁厚iT 流程比= = ，而/iLt(4530+462530)/(.+61)=.7 橫 截 面 形 式 橫 截 面 形 式 尺 寸 d R h X1 R h 5 2.5 6 5 15 3.5 6 3 7 6 15 4 7 3.5 8.5 7 15 4.5 8 4 10 8 15 5 9 4.5 11 9 15 6 10 5 12.5 10 15 6.5 11 5.5 13.5 11 15 7 12 6 15 12 15 8 13 聚苯乙烯的容許流程比可由表 3 查得：280300，故流程比合理 表 3 常用塑料的流動比允許值 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 280250 140100 280 240200 300280 4.9 澆注系統(tǒng)的體積和澆注系統(tǒng)凝料質量的計算 澆注系統(tǒng)的體積不能夠很準確的計算出來，只能粗略的計算 12uVRLS分澆 主 3.4(.5/)9.870 立方厘米8 澆注系統(tǒng)凝料的質量 =1.058.35=8.77（克）MV澆 14 5 注塑機的確定 5.1 注射機的選型 根據塑料制品的體積和質量查表 4 表 4 鏍桿式注射機成型聚苯乙烯制品時所需的單位鎖模力 p/MPa 流程 長厚 比制品平均厚度 2001 1501 1251 1001 501 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 注射機初步選用 JPH50A，其相關技術參數(shù)為： 理論注塑容積：73 立方厘米 理論注塑質量： 67 克 注塑壓力：214MP 鎖模力：500 KN 拉桿間距：295 mm295mm 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 根據注射機的相關參數(shù)和產品的相關設計要求，模架選用 A4-250250-49-Z2 15 GB/T12556.1-90 型，如圖 7、圖 8 所示 圖 9 模架主視圖 16 圖 10 模架俯視圖 模板相應厚度為，如圖 11 所示 圖 11 各模板相應厚度（A80，B20，C80） 17 6 模具成型零件的有關計算 相公的計算主要是型芯和型腔工作尺寸的計算。 6.1 型芯的尺寸計算 6.1.1 型芯的徑向尺寸 根據塑料模成型技術第四章式（4-7） 0(%3/4)mscpzdS 可取制品公差的 1/3，由于塑料制品的公差大，的系數(shù)（0.50.75）可z 取小值為 0.5 可取制品公差的 1/3，而可據塑料011(.5)mscpz 模成型技術第三章表 3-7 查得 =0.72， =0.61， =0.58230111/3(%.)CPdS0.240.572 022/3(.)m0.2/8.61853 033/(.5)mCPdS0.19/0. 6.1.2 型芯的高度尺寸 根據塑料模成型技術第四章式（4-11） 0(%2/3)MSCPZhH 可取制品公差的 1/3，由于塑料制品的公差大，的系數(shù)（1/22/3）可Z 取小值為 0.5 ，故有： 0/3(2)SCPh 可據塑料模成型技術第三章表 3-7 查得1=0.72，2=1.4111(%/)H =（10+100.0055+0.50.72）=10.42 0-0.24222(/)CPS 18 =（53+530.0055+0.51.4）=53.39 0-0.47 如圖 12 所示 圖 12 型芯零件圖 6.2 型腔的尺寸計算 6.2.1 型腔的深度尺寸 根據塑料模成型技術第四章式（4-10） 0(%2/3)ZMSCPH 由于塑料制品的公差大，的系數(shù)（0.50.75）可取小值為 0.5 故有： 0(1/)ZS 可取制品公差的 1/3，可據塑料模成型技術第三章表 3-7 查得Z 1=0.88，2=1.4， /3110(%2)SCPH =（20.5+20.50.0055-0.50.88）= 0.2917/3220()P =（55+550.0055-0.51.4）= 0.4758 6.2.2 型腔的徑向尺寸 根據塑料模成型技術第四章式（4-6） 0(%3/4)ZMSCPL 19 由于塑料制品的公差大，的系數(shù)（0.50.75）可取小值為 0.5 故有：0(%1/2)ZMSCPL 可取制品公差的 1/3，可據塑料模成型技術第三章表 3-7 查得Z 1=0.88，2=1.4， 大端： /31 0(12)SCPL /0.2420.5.71 小端： /30(%)MS =（8+80.0055-0.50.61）= 0.2 筆掛： /33 0(12)SCPL =（2.25+2.250.0055-0.50.48） 0+0.16 6.3 型腔的側壁和底板厚度的計算 由于本模具采用瓣合模，故型腔的側壁和底板厚度的計算，按照組合式的計 算公式計算，壁厚的計算：參照塑料模成型技術第 117 頁式 4-27 計算(1)2TrP P為型腔內熔融塑料的平均壓力，查表 5 得， P=24.5MP 表 5 模內的平均壓力 制品特點 模內平均壓力 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 120/(-4.5) 底板的厚度計算：參照塑料模成型技術第 118 頁式 4-2 計算 20 21.prH 一般常用模具鋼取 200MP r=666，按剛度計算；經計算 h=3.12,圓整后為 4 型腔滑塊的整體結構如圖 11 所示 圖 13 型腔滑塊結構 21 7 模具結構 模具結構采用一模八腔五板式結構，側澆口澆注系統(tǒng)結構，頂出機構采用頂板頂 出。 澆口套也選用標準件，參照塑料模具設計 ，第 46 頁表 4-1，選擇港臺標準件，其 結構如裝配圖 12 所示。 1 16H8/h2345910213415617892013088 f 10H7/h 2s 圖 12 模具裝配簡圖 22 8 注塑機參數(shù)校核 8.1 最大注塑校核 注塑機的最大注塑量應該大于的質量或體積，包括流道及澆口凝料和飛邊的質量， 通常注塑機的實際注塑量最好為最大注塑量的 80%，所以的注塑量應該： 0.8V 機V 塑件+V 澆 V 機注塑機的最大注塑量，立方厘米 V 塑件塑件的體積，該產品 V 塑件=3.308=27.70（立方厘米） V 澆澆注系統(tǒng)的體積，立方厘米，該產品的 V 澆=8.35 立方厘米 V 機（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 AFP鎖 機 模 熔融塑料在型腔內的壓力，2040MPaP模 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 =83.14(66-55) +3.141.751.75+3.142.52.54+690 =668.82+276.32=945.14 （平方毫米） 注塑機的額定鎖模力，KNF鎖 機 =945.1440=37.81 KNAP鎖 機 模 在此選定注塑機的鎖模力為 500 KN，滿足要求。 8.3 模具與注塑機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的拉桿間距校核 模具的長寬拉桿面積 模具的長寬為 250250（ mm x mm） 注塑機的拉桿間距 295295 （ mm x mm） ，故滿足要求。 8.3.2 模具閉合高度校核 模具實際厚度為：H 模=285 mm 注塑機最小閉合厚度：H 最小=150 mm 23 即 ，注塑機對模具的最大模具厚度沒有限制，故滿足要求。H最 小模 8.3.3 開模行程的校核 此處所選的注塑機，開模行程長，無須調節(jié)模具的閉合厚度。 24 9 側向分型與抽芯機構的設計 9.1 抽芯距的確定 S 抽是指側型心從成型位置拉到不防礙制品取出位置時，側型心在抽拔方向上 所移動的距離，S 抽一般應大于制品的側孔深度或凸臺高度 2-3mm，本模具采用等分 側滑塊合模，由于制品尺寸不大，S 抽可取制品半徑大小: 12/6Sm抽 9.2 斜導柱的截面形狀 常用的有矩形和圓形，由于圓形的導柱加工方便，裝配容易，應用較廣，也可 以選用標準件。 姓 名班 級 專 業(yè)學 號范 雯 蓓09模 具 （ 2） 模 具 設 計 與 制 造 比 例材 料 圖 號成 績江 蘇 財 經 職 業(yè) 技 術 學 院 9.2.1 斜導柱直徑的確定 據塑料模成型技術P188 式 5-34 130.wlFd 導柱材料的許用彎曲應力，對于碳鋼，=140MP l1彎曲力作用點距斜導柱伸出部分根部的距離 l1=H/cosa ( H抽心力中心線與斜導柱根部的距離) 經畫圖計算 l1=17mm Fw 作用到斜導柱上的彎曲力，而 Fw Fw=Fk/sina Fk開模力 25 2(1)(rESQmkf 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 經計算為 1048.8 N K=2rr/(tt+2tr) F 總=8Q=8384 (N) Fw=Fk/sina=8384/sin20=20960（N） 采用 6 根斜導柱，那么每根所受力 Fw/6=3493（N） d= =16.1, 圓整取 d=16320917/4 9.2.2 斜導柱斜角滑塊的楔角 斜導柱的斜角,從理論上推導,a 取 22 度 30 分為宜,但在生產中斜角一般取 1520 度,本模具的斜角取 a=20 度 滑塊的楔角比斜導柱的斜角一般取:a+（23）度,本模具取 22 度 26 10 模具的冷卻系統(tǒng) 本套模具為小型模具，因此可以采用自然冷卻方法，使模具結構簡化，降低模具 制造成本。 27 11 模具裝配 11.1 模具的裝配 模具裝配時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 裝配基準進行定位與固定，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，開合運動與推出脫模機構都能夠實現(xiàn)運動 的精確性。 具體的工藝要求： （1）通過裝配與調整，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）壽命期限可以達到預先規(guī)定的數(shù)值和水平等。 模具的裝配方法 1.配作法 在零件加工時需對配作及裝配有關的必要部位進行高精度加工 而孔位精度需由鉗工配作來保證：在裝配時，由配作使各零件裝配后的相對位 置保持正確關系，如在導套與導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， 按圖樣要求把各零件連接在一起，如在定位環(huán)、動模板、定模板、墊塊、動模 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。 同時為適應塑件注射成型條件，還必須設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、導向元件與配合副。包括：圓柱銷、導柱與導套副、定位環(huán)等； （2）塑件脫模、復位元件和結構。包括：推桿、復位桿、推板等； （3）動模板裝有冷卻、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模組合單元。其中，定 模裝配單元又主要由動模板與型芯裝配完之后再與動模墊板一起裝配構成動模裝配單 元。 28 11.2 模具的安裝及加工要點 （1）定模型芯較多，加工時需對鑲芯留有裝配研磨余量。 （2）動模芯頂桿通過滑孔，在加工時兩塊板需固定在一起，確保同軸度。 （3）裝配后，確保推板復位后正好?？吭谙尬会斏?，使動模芯頂桿完全復位，不影 響成型時產品的內部結構。 （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。先在機器下面兩根導軌上墊好木 板，模具從側面進入機架間，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，并初步固定動模，然后慢速開閉模具，找正動模，應保證 開閉模具時平衡、靈活、無卡住現(xiàn)象，然后固定動模。 （6）調節(jié)鎖模機構，保證有足夠開模距及鎖模力，使模具閉合適當。 （7）慢速開啟模板直至模板停止后退為止，調節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開閉模 具觀察頂出機構運動情況，動作是否平衡、靈活、協(xié)調。 （8）模具裝好后，等料筒及噴嘴溫度上升到距預定溫度 2030，即可校正噴嘴與 澆口套的相對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。 29 結束語 這次的畢業(yè)設計課題是注射模具設計，我所設計的是水彩筆筆套的注塑模具，經 過將近一個月的時間，我所設計的內容包括整套模具中各個機構的設計和主要非標準 件的加工工藝。其覆蓋的內容已是作為一位設計者所應掌握的基本內容，為了完成這 次畢業(yè)設計,我除了運用在工作中所學知識外，還參考了許多有關塑料模具設計的手 冊,并在分型面選擇等方法上，詢問了自己的指導老師及一些有經驗的師父,相信所選 方案是實際加工中較多使用的設計和加工方法。 水彩筆筆套作為保護筆尖的部件同樣有著重要的作用和實際的意義。我的設計采 用了一模八穴非平衡式布排，澆注系統(tǒng)采用側澆口，筆套外形復雜，采用斜導柱側向 分型。 經過這次的畢業(yè)設計，我體會到要設計好一副模具單靠自己一個人的話，不但容 易出錯，而且效率很低，因此多向老師和有經驗的專業(yè)人士詢問，只有不斷思考、詢 問、積累、運用，才能更快、更好地掌握設計的技巧。塑料模具設計的內容牽涉到很 多方面，在設計模具的過程中必須根據具體情況綜合考慮，突出重點，只有按科學合 理的模具設計程序與設計方法進行設計，才能設計制造出高水平，高質量的模具?？?之，隨著模具技術的迅速發(fā)展及機械各類產品的多樣化、復雜化，模具應用的廣度和 深度將不斷向縱深發(fā)展，模具需求增長速度將繼續(xù)高于國民經濟總體發(fā)展的速度，供 小于求的被動狀態(tài)將大有改變。因些，在模具設計及制造中，采用新技術、新工藝、 新設備可持續(xù)發(fā)展模具工業(yè)，更將成為所有企業(yè)得以占據市場制高點的必由之路。 總之，通過畢業(yè)設計的又一次鍛煉完全清楚：充分利用 CAD 技術進行設計，在模 具符合使要求的前提下盡量降低成本。同時在實際中不斷的積累經驗，以設計出價廉 物美的模具。 30 致謝 畢業(yè)設計是對我們機械類專業(yè)的學生，從學校走上工作崗位的必經之路，為此老 師和領導對此非常的關心，投入了大量的時間和精力。我在本次的設計期間，得到了 各位老師的幫助，在此特別的感謝老師，在模具的結構設計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！ 這次設計能順利完成，還得感謝何老師的精心指導。但錯誤之處在所難免，望批 評指正。非常感激！ 31 參考文獻 1彭建聲模具設計與加工速查手冊M北京：機械工業(yè)出版社，2005； 2 譚海林,陳勇模具制造工藝學M長沙：中南大學出版社，2006； 3 賈潤禮，程志遠實用注塑模設計手冊M北京：中國輕工業(yè)出版社； 4 翁其金塑料模成型技術M北京：機械工業(yè)出版社，2005； 5 薛彥成公差配合與技術測量M北京. 機械工業(yè)出版社，2002； 6 鄒繼強主編塑料模典型結構圖冊M深圳：模具制造雜志社，2003； 7 上?？茖W技術出版社馮炳蕘，蔣文森等編模具設計與制造簡明手冊 ； 8李云程.模具制造工藝學M.機械工業(yè)出版社，2005； 9夏巨諶等編著.中國模具設計大典M機械工業(yè)出版社，2003； 10孫玉芹等主編機械精度設計基礎M科學出版社，2004； 11洪慎章編著實用注塑成型及模具設計M機械工業(yè)出版社，2006； 12閻亞林主編，塑料模具圖冊M.北京：高等教育出版社，2004； 13李云程.模具制造工藝學M.機械工業(yè)出版社，2005； 14邱建新，李發(fā)根等.模具工業(yè)發(fā)展趨勢綜述 CAD/CAM 與制造業(yè)信息化； 15虞福榮， 塑料模具設計制造與使用修訂版M.機械工業(yè)出版社； 16屈華昌主編，塑料成型工藝與模具設計M.機械工業(yè)出版社，1994 1 江蘇財經職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計（論文）開題報告 題 目 水彩筆筆套注塑模具設計 學 院 機械與電子工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 學生姓名 范雯蓓 學號 0911103206 指導老師 何玉林 職稱 講師 顧問老師 陸金輝 職稱 水電工 年月日  開題報告填寫要求 1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效； 2．開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見； 3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報告第一欄目內，參考文獻應不少于6篇，不包括辭典、手冊； 4．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2005年4月26日”或“2005-04-26”。  1、結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，撰寫1500字左右的文獻綜述(包括目前該課題在國內外的研究狀況、發(fā)展趨勢以及對本人研究課題的啟發(fā))： 一．塑料模具的國內外研究情況 塑料制品在人們的日常生活中及現(xiàn)代化工業(yè)生產領域中得到日益廣泛的應用。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，社會對塑料制品的需求愈來愈大。據統(tǒng)計，在現(xiàn)代化工業(yè)生產中，60%～90%的工業(yè)產品需要使用模具加工，模具工業(yè)已經成為工業(yè)發(fā)展的基礎[2]。而塑料注射模在模具中所占的分量越來越大，其發(fā)展也非常迅速，大有凌駕其它模具之上的趨勢。專家預測，在未來的模具市場中，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。 國內相塑料模具相對國外來說比較落后，目前大多用的是單型腔，簡單型腔的模具達70％以上，仍占主導地位，一模多腔精密復雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經能初步設計和制造，但是有很多精密的模具都要靠進口。不過，我國模具從開始起步到現(xiàn)在有經歷了半個世紀的發(fā)展，模具工業(yè)有了很大的發(fā)展，1999年我國模具工業(yè)產值為245億，至2002年我國模具總產值約為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，多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，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英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，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備及技術。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達20%以上，一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進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不到10%，與國外的50%～80%相比，差距較大。 二. 塑料模具工業(yè)和技術今后的主要發(fā)展方向 （1）設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。CAD/CAM技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造了良好的條件；基于網絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結構初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 （2）推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且其常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。 （3）開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經濟模具。以適應多品種、少批量的生產方式。 （4）應用優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。 （5）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調整、廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提 三．結語 塑料模具設計的內容牽涉到很多方面，在設計模具的過程中必須根據具體情況綜合考慮，突出重點，只有按科學合理的模具設計程序與設計方法進行設計，才能設計制造出高水平，高質量的模具?？傊?，隨著模具技術的迅速發(fā)展及機械各類產品的多樣化、復雜化，模具應用的廣度和深度將不斷向縱深發(fā)展，模具需求增長速度將繼續(xù)高于國民經濟總體發(fā)展的速度，供小于求的被動狀態(tài)將大有改變。因些，在模具設計及制造中，采用新技術、新工藝、新設備可持續(xù)發(fā)展模具工業(yè)，更將成為所有企業(yè)得以占據市場制高點的必由之路。 2．本課題的研究思路（包括要研究或解決的問題和擬采用的研究方法、手段（途徑）及進度安排等）： 本次塑料模具設計主要采用理論與實踐相結合的方式，運用所學理論知識，以及幾次課程設計的經驗，在輔導老師的指導和幫助下完成本次畢業(yè)設計。 在開始設計階段，收集和查閱有關本次設計的相關資料；分析設計制品的結構，初步完成該制品模具設計的基本結；學習和熟練掌握AUTOCAD軟件，完成本次模具設計的總裝圖以及若干零件圖；對前面所有的設計過程進行小結，完成畢業(yè)論文的寫作。 需要解決的問題： 1. 塑件成型工藝分析 2. 分型面及澆注系統(tǒng)的確定 3. 塑料模具設計的方案論證 4. 主要零部件的設計計算 5. 繪制裝配圖的基本規(guī)范 6. 繪制零件圖的基本規(guī)范 7. 設計計算的說明書的編寫 研究方法： 一、 塑料工藝性分析 （1）明確塑件的設計要求 （2）生產批量與原材料的分析 （3）塑件的結構工藝性分析 二、塑料制品基本參數(shù)的計算 （1）分型面的選擇 （2塑件體積和質量的計算 （3）產品在分型面投影面積的計算 三、注射模的結構設計 （1）分型面的選擇 （2）型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 （3）澆注系統(tǒng)的設計 （4）型芯、型腔結構的確定 （5）側向分型與抽芯機構的設計 （6）標準模架的選擇 （7）冷卻系統(tǒng)的選擇 四、注射模設計的尺寸計算 （1）成型零件尺寸計算 （2）注射模具零件設計 五、注射機有關參數(shù)的校核 （1）模具閉合高度的確定和校核 （2）模具安裝部分的校核 （3）模具開模行程校核 起迄日期 工作內容 備注 2011.11.29-2011.12.05 熟悉課題，為設計收集資料 2011.12.06-2011.12.12 提交開題報告 2011.12.13-2012.04.26 完成初步設計，將設計內容交給教師，填寫中期檢查表，進行中期檢查。 2012.04.27-2012.05.08 根據指導老師意見進行完善修改 2012.05.09-2012.05.12 提交畢業(yè)設計（論文）及相關資料 2012.5.20左右 答辯、畢業(yè)典禮 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的研究思路、深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測： 指導教師： 2010年12月12日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 2012年12月12日