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透明圓珠筆筒注射模具設計與制造工藝 指導老師 吳永錦 08模具1班馬品容學號 2008301101 塑件圖 模具設計思路 初選注射機 模具方案論證 確定分型面及澆口系統的設計 課題可行性研究塑件外形的分析 合模導向與定位 校核確定模具 注塑機的選擇 塑件選擇PMMA材料塑件體積大小與質量模架大小的需求校核 注射機的選用包括兩方面的內容 一是根據塑料品種 塑料結構 生產批量 注射工藝和現有注射機類型規(guī)格型號 使注射模和注射工藝的注射機參數規(guī)格參數所選注射機參數可調范圍內 二是進行注射機有關參數的校核 模具設計要求 模架的選型 基本尺寸 由塑件的長寬高基本選型澆口分行面大水口 二板模 模具中機構分析 1 澆口設計冷卻系統的設計抽芯機構設計頂出機構的設計 模具中機構分析 2 拉料 導向機構的設計 拉桿的功能 步驟 開模合模程分析 外界動力機構拉桿 定模座板跟凝料推板分開 合模 定位拉桿定位外界拉力 拉桿推動 塑件推出 澆口塑件拉斷 動定模分開 限導位柱拉導桿向 開合模過程分析 模具要限位拉桿跟外界機構的作用下 定模座板跟凝料推板分開 分開一段距離后 在定距拉桿作用下將澆口跟塑件位斷塑件完全留在型芯上 在導柱導向 跟限位拉桿的作用下 動模定模順利分型 塑件留在型芯上 最后塑件在頂桿的作用下順得脫出 閉合時 同樣在導術和導的導向作用下通過桿先于型腔復位 以免頂桿碰到型腔 損壞模具 疑難問題的解決 難點一 澆口 凝料脫出設計難點 側抽芯 牛角進膠 二板模設計用直接頂出方法液壓抽芯機構的選擇 結論 收獲 常用塑料在成型過程中對模具的工業(yè)要求有了更學一層的理解 掌握了塑料成型模具的結構特點及設計計算方法 對獨立設計模具具有一次新的鍛煉 學會了分問題 解決問題的方法 不足 思考問題過于簡單 客觀不足沒有實踐條件 不能根據實際情況來做合適 客觀地修改 加之自己的實踐經驗不多 希望老師們能夠體諒 感謝老師的指導 畢業(yè)設計（論文）任務書 茲發(fā)給 08模具設計與制造1 班學生 馬品容 畢業(yè)設計（論文）任務書，內容如下： 一、畢業(yè)設計（論文）名稱 透明圓珠筆筒注射模具設計與制造工藝 二、畢業(yè)設計（論文）內容及目標 1．繪制模具裝配圖； 2. 繪制模具凹模、凸模零件圖； 3. 書寫設計說明書； 4. 進行答辯 5. 刻錄光碟，上交設計相關材料 6.設計內容同學們之間可以探討，但不能抄襲，需自己獨立完成。 三、進度安排 時間 工作內容 預定目標及檢查方式 2010年12月6日 下發(fā)畢業(yè)設計任務書 明確畢業(yè)設計任務 2010年12月13日 撰寫開題報告 提交開題報告 2011年1月8日 撰寫畢業(yè)設計第一稿 提交畢業(yè)設計第一稿 2011年2月21日 撰寫畢業(yè)設計第二稿 提交畢業(yè)設計第二稿 2011年5月21日 撰寫畢業(yè)設計第三稿 提交畢業(yè)設計第三稿 2011年5月31日 完成畢業(yè)設計終稿 提交畢業(yè)設計終稿 2011年6月10日 畢業(yè)答辯 提交畢業(yè)設計所有文件及數據 四、本畢業(yè)設計（論文）任務書于2010年 12 月 6 日發(fā)出，論文應于2011年 6 月1日前完成，然后提交畢業(yè)設計（論文）指導委員會進行答辯。 五、本畢業(yè)設計（論文）必須完成的內容 1. 調查研究、查閱文獻和搜集加工工藝設計方案等考文獻 2. 設計模具方案 3. 繪制模具裝配圖和凹模、凸模零件圖 4. 根據上述材料書寫設計說明書（所有圖紙均需A4紙打印出來） 5. 將上述材料交指導教師評閱，待指教師指出不足后，修改，再交指導教師； 6．答辯 7. 刻錄二維零件圖、三維實體圖、程序語句（TXT文檔格式）、軟件走刀軌跡文件、設計說明書等（刻錄的光碟名以自己的學號命名）。 8.學生每周至少一次聯系指導老師教師，以便指導教師隨時跟進并進行指導。 六、備注 1、 本任務書一式三份，專業(yè)教研室、指導教師、學生各執(zhí)一份； 2、 學生須將此任務書按裝訂要求進行裝訂；此表雙面打印。 專業(yè)教研室主任： 審核 2010 年 12 月 6 日 指導教師： 簽發(fā) 2010 年 12 月 6 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 課題名稱：透明圓珠筆筒注射模具設計及制造工藝 院 （系）： 機電工程學院 專業(yè)班 級： 08模具設計與制造 1 班 學生姓名： 馬品容 學 號： 2008301101 指導教師： 吳永錦 2010年 12月 8 日 一、課題簡介： 本次課題的主要研究任務是注射模具的設計與制作。根據設計任務書的指導，?繪制模具裝配圖；然后再繪制模具凹模、凸模零件圖；?書寫設計說明書。 再而對透明圓珠筒塑件進行工藝分析，了解此類型塑件的特性、用途及成型工藝等，再通過此塑件對其模具的結構進行分析，根據其模具的基本結構來進行對模架的選取，然后再進行相關模具設計. 二、選題依據（來源）及其意義： 畢業(yè)設計課題是校內公開選題，由老師指導，學生獨立完成， 課題的研究內容源自于生活，應用廣泛，產品更是人們日常生活中必不可少的用品。從開始的實用性、可靠性己經提升到對美觀性、經濟性等方面的要求，在這種不斷提出的新要求，促使該產品的外形不斷的改進，外形零件的生產技術也不斷得到新的發(fā)展的情況下，通過這一次的模具分析研究，從而讓我達到掌握具有復雜模具的設計以及加工的方法，具有相當重要的理論意義和實用價值。所以這次有模具的設計，對于我是一個很好的考驗。通過這次設計能夠更加加強我對塑料模具結構、塑料成型原理以及模具設計有更層次的理解，同時也讓我充分發(fā)現自己知識的不足。 三、本課題的實施方案: 1查閱相關文獻、資料，搜集了解該產品材料的特征性能及其成型工藝。 2. 對模具的結構進行分析，根據模具的基本結構來進行對模架的選取。 3. 利用UG軟件繪制模具立體圖，再用CAD畫出其零件圖及其裝配圖。 4. 根據上述材料書寫設計說明書。 5. 將上述材料交指導教師評閱，待指導教師指出不足后，修改，再交給指導教師 6. 在規(guī)定的時間里聯系指導教師，以便指導教師隨時跟進并進行指導，及時對欠缺處加以改正。 7. 撰寫設計說明書。 8. 全面系統地整理設計材料，準備答辯。 9.?刻錄二維零件圖、三維實體圖、程序語句（TXT文檔格式）、軟件走刀軌跡文件、設計說明書等,完成畢業(yè)設計. 四、論文（設計）工作進程： 日 期 安 排 工作內容 第1周 調研并收集相關資料，編寫畢業(yè)設計開題報告,確定設計思路。 第2周 對給定實體進行分析 3~5周 查閱參考文獻,確定模具結構草圖,對模具各部分結構進行受力分析和結構設計 6~7周 繪制模具結構圖,繪制相關模具零件圖 8~9周 撰寫設計說明書 第10周 指導教師審核畢業(yè)設計內容 五、主要參考文獻： （1）塑料材料與配方/桑永 -- 北京：化學工業(yè)出版社，2004.11 （2）互換性與公差測量/周文玲 --北京：機械工業(yè)出版社，2005.8 （3）注塑模具設計方法與經驗/ --沈陽：遼寧看雪技術出版社，2009.4 （4）UG NX4 模具設計實用教程/陳已明，謝龍漢編著—北京：清華大學出版社，2006.12； （5）UG NX4.0中文版基礎教程/張云杰編著—北京：清華大學出版社，2007.6； （6）Auto CAD 繪圖基礎與技巧 劉俊英 梁豐 殷小清 主編； （7）塑料成型工藝與模具設計/屈華昌主編2版—北京：機械工業(yè)出版，2007.8； （8）模具設計與制造基礎 黃志輝主編—北京：電子工業(yè)出版社，2007.3； （9）機械制造基礎/孫學強主編—第二版--北京：機械工業(yè)出版社，2001.4； （10）機械設計基礎/陳立德主編—第三版—北京：高等教育出版社，2007.7； （11）機械制圖/劉力主編第2版.—北京：高等教育出版社，2004.7； (12)數控編程與加工仿真/史新逸主編第2版—中國科學技術大學出版社，2008.8 (13)Master CAM9.0系統學習與實訓/吳長德編著—北京：機械工業(yè)出版社，2003.8 指 導 教 師 意 見 指導教師（簽名）： 吳永錦 2010年 12 月 13 日 專業(yè)意見 專業(yè)主任（簽名）： 年 月 日 4 畢業(yè)設計（論文） 設計（論文）題目 透明圓珠筆筒模具設計與制造工藝 學 院： 機電工程學院 學生姓名： 馬品容 專業(yè)班級： 08級模具設計與制造1班 學 號： 2008301101 指導教師： 吳永錦 20 11 年 5 月 17 日 畢業(yè)設計（論文） 目 錄 摘 要 1 Abstract 2 1 概論 3 2 塑件的設計 4 2.1 塑料的材料選擇 4 2.1.1透明塑料的工藝特性 4 2.1.2透明塑料的注塑成型工藝 4 2.2.1 結構分析 5 2.2.2 工藝性分析 5 2.2.3 精度等級 5 3 注射成型模具的設計 6 3.1 確定型腔數目 6 3.2 型芯、型腔工作部位尺寸的確定于計算 6 3.3 確定分型面位置 7 3.4 確定澆口形式及位置 7 3.5 型腔位置的排布 8 3.6 初步設計主流道及分流道形狀和尺寸 8 4 標準模架的選用 9 4.1 型腔強度和剛度的計算 9 4.2 初選注射機 10 4.2.1 注射量 10 4.2.2 注射壓力 10 4.2.3 鎖模力 10 4.2.4 選擇注射機型號 10 4.2.5 主流道襯套形式 11 4.3 模架的選擇 11 4.3.1 模仁尺寸的確定 12 4.3.2 凹凸模版尺寸的確定 12 5 合模導向機構的設計 13 5.1 定義 13 5.2 合模導向機構的總體設計 13 6 抽芯系統的設計 14 6.1 定義 14 6.2 側抽芯的組成 14 6.3 影響側抽芯膠力的因素 15 6.4 側抽芯脫模力（抽拔力）的確定 15 6.5 抽芯距離的確定 15 6.6 側抽芯機構的分類 16 7 推出機構的設計 16 7.1 推出機構 16 7.2 頂出機構的設計 16 8 溫度調節(jié)系統的設計 18 8.1 定義 18 8.2 溫度調節(jié)對塑件質量的影響 18 8.3 對溫度調節(jié)系統的要求 19 8.4 冷卻系統設計 19 9 排氣系統的設計 20 結 論 21 參考文獻 22 摘 要 本說明書是透明圓珠筆筒注射模設計的詳細設計過程，包括分析，說明，與計算過程。說明書由九章節(jié)組成，主要闡述了此模具設計的全過程。對模具的澆注系統、模具的成型部分的結構、頂出系統、冷卻系統、注射機的選擇及有關參數的校核，都有詳細的設計說明。本次畢業(yè)設計課題來源于生活，應用廣泛，成型難度較大，模具結構較為簡單。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。 此次設計以透明圓珠筆筒注射模具設計為主線，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方法外，同時引用了CAD、UG畫圖技術，使用Office軟件排版說明書，力求達到減小勞動強度，提高工作效率的目的。 【關鍵詞】塑料材料；塑料成型；參數；透明圓珠筆；有機玻璃;ug Abstract This manual is transparent YuanZhu pen container injection mould design detailed design process, including analysis, illustration, and calculation process. Manual composed by nine chapters, mainly expounds the design process of the mold. Tooling gating system, die forming part of the structure, ejection system, cooling system, injection machine selection and check the related parameters, there are detailed design descriptions. The graduation design task originates from life and wide application, forming difficulty bigger, die structure is simple. It can strengthen the principle of plastic molds, while exercising the understanding of plastic molding design and manufacturing capabilities. This design in a transparent YuanZhu pen container injection mould design as the main line, integrated molding process analysis, the mould structure design, finally to mould parts processing methods, mould general assembly and so on a series of mold production of all process. Can be a very good learning tool effect. The mould in design and summarizes the general method of previous mould design, mold design, the steps of the in common use in the formula, data, die structure and parts. Put had learned basic course to integrated application of this design grad, so-called among knowledge. In design in addition to traditional methods, and use the quoted the CAD, UG drawing technology, using Office software publishing manuals, strive to achieve the reduce labor intensity, improve work efficiency purpose. Key words：Plastic materials;Plastic molding ;parameters ; Transparent ballpoint pen；Organic glass;ug 2 畢業(yè)設計（論文） 設計（論文）題目 透明圓珠筆筒模具設計與制造工藝 學 院： 機電工程學院 學生姓名： 馬品容 專業(yè)班級： 08級模具設計與制造1班 學 號： 2008301101 指導教師： 吳永錦 20 11 年 5 月 17 日 畢業(yè)設計（論文） 目 錄 摘 要 1 Abstract 2 1 概論 3 2 塑件的設計 4 2.1 塑料的材料選擇 4 2.1.1透明塑料的工藝特性 4 2.1.2透明塑料的注塑成型工藝 4 2.2.1 結構分析 5 2.2.2 工藝性分析 5 2.2.3 精度等級 5 3 注射成型模具的設計 6 3.1 確定型腔數目 6 3.2 型芯、型腔工作部位尺寸的確定于計算 6 3.3 確定分型面位置 7 3.4 確定澆口形式及位置 7 3.5 型腔位置的排布 8 3.6 初步設計主流道及分流道形狀和尺寸 8 4 標準模架的選用 9 4.1 型腔強度和剛度的計算 9 4.2 初選注射機 10 4.2.1 注射量 10 4.2.2 注射壓力 10 4.2.3 鎖模力 10 4.2.4 選擇注射機型號 10 4.2.5 主流道襯套形式 11 4.3 模架的選擇 11 4.3.1 模仁尺寸的確定 12 4.3.2 凹凸模版尺寸的確定 12 5 合模導向機構的設計 13 5.1 定義 13 5.2 合模導向機構的總體設計 13 6 抽芯系統的設計 14 6.1 定義 14 6.2 側抽芯的組成 14 6.3 影響側抽芯膠力的因素 15 6.4 側抽芯脫模力（抽拔力）的確定 15 6.5 抽芯距離的確定 15 6.6 側抽芯機構的分類 16 7 推出機構的設計 16 7.1 推出機構 16 7.2 頂出機構的設計 16 8 溫度調節(jié)系統的設計 18 8.1 定義 18 8.2 溫度調節(jié)對塑件質量的影響 18 8.3 對溫度調節(jié)系統的要求 19 8.4 冷卻系統設計 19 9 排氣系統的設計 20 結 論 21 參考文獻 22 摘 要 本說明書是透明圓珠筆筒注射模設計的詳細設計過程，包括分析，說明，與計算過程。說明書由九章節(jié)組成，主要闡述了此模具設計的全過程。對模具的澆注系統、模具的成型部分的結構、頂出系統、冷卻系統、注射機的選擇及有關參數的校核，都有詳細的設計說明。本次畢業(yè)設計課題來源于生活，應用廣泛，成型難度較大，模具結構較為簡單。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。 此次設計以透明圓珠筆筒注射模具設計為主線，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方法外，同時引用了CAD、UG畫圖技術，使用Office軟件排版說明書，力求達到減小勞動強度，提高工作效率的目的。 【關鍵詞】塑料材料；塑料成型；參數；透明圓珠筆；有機玻璃;ug Abstract This manual is transparent YuanZhu pen container injection mould design detailed design process, including analysis, illustration, and calculation process. Manual composed by nine chapters, mainly expounds the design process of the mold. Tooling gating system, die forming part of the structure, ejection system, cooling system, injection machine selection and check the related parameters, there are detailed design descriptions. The graduation design task originates from life and wide application, forming difficulty bigger, die structure is simple. It can strengthen the principle of plastic molds, while exercising the understanding of plastic molding design and manufacturing capabilities. This design in a transparent YuanZhu pen container injection mould design as the main line, integrated molding process analysis, the mould structure design, finally to mould parts processing methods, mould general assembly and so on a series of mold production of all process. Can be a very good learning tool effect. The mould in design and summarizes the general method of previous mould design, mold design, the steps of the in common use in the formula, data, die structure and parts. Put had learned basic course to integrated application of this design grad, so-called among knowledge. In design in addition to traditional methods, and use the quoted the CAD, UG drawing technology, using Office software publishing manuals, strive to achieve the reduce labor intensity, improve work efficiency purpose. Key words：Plastic materials;Plastic molding ;parameters ; Transparent ballpoint pen；Organic glass;ug 1 概論 模具是工業(yè)生產的重要工藝裝備，它被用來成型具有一定形狀和尺寸的各種制品。模具成型已成為當代工業(yè)生產的重要手段，成為多種成型工藝中最具潛力的發(fā)展方向。尤其是塑料模具，在所有模具的總產量中所占的比例越來越大，對經濟的發(fā)展起著十分重要的作用。 如今，塑料模具越來越多地被使用，其原因有兩點：首先隨著數控加工中心的不斷改進和發(fā)展使形狀復雜的塑料模具被廣泛應用成為可能；其次，隨著塑料品種的不斷豐富，塑料性能的不斷改進，及塑料的應用場合越來越多也使塑料模具被廣泛的應用。隨著模具設計與制造技術的迅猛發(fā)展，塑料成型模具將趨向于高效率、自動化、大型、精密、長壽命的方向發(fā)展。本設計的主旨是通過設計透明圓珠筆筒模具來闡述塑料模具的設計過程。 本次設計的題目是“透明圓珠筆筒模具設計”，其內容為： 1）學會觀察制品，判斷制件是否符合塑料件的成形條件，還特別要留意制件影響開模的細部特征； 2）研究制件的排位方式和進澆方式，畫草圖確定模具的整體結構，保證結構能循環(huán)工作，穩(wěn)定可靠； 3）在深入研究制件的基礎上確定開模的分型面； 4）用UG按照上步的結果把模具核心的部分，凸凹模分割出來； 5）進一步完善凸凹模和各細微結構； 6）利用UG導出透明筆筒的產品二維圖和模仁圖； 7）在通過計算調用CAD中適合的模架完成模架設計繪制各組件出工程圖； 8）利用CAD完成整套模具的設計。 2塑件的設計 2.1 塑料的材料選擇 通用塑料如聚丙烯PP，聚乙烯PE，聚氯乙烯PVC具有應用范圍廣、加工性能良好，價格低廉的優(yōu)點，但由于其力學性能較差且成型收縮率較大不易成型尺寸穩(wěn)定的制品故不選用，而本產品是透明的圓珠筆，所以本次塑料設計材料為有機玻璃。有機玻璃有機玻璃是一種通俗的名稱，從這個名稱看，你未必能知道它是一種什么樣的物質，也無從知道它是由什么元素組成的。這種高分子透明材料的化學名稱叫聚甲基丙烯酸甲酯，英文簡稱PMMA，是由甲基丙烯酸甲酯聚合而成的。 PMMA是以丙烯酸及其酯類聚合所得到的聚合物統稱丙烯酸類樹酯，相應的塑料統稱聚丙烯酸類塑料，其中以聚甲基丙烯酯甲酯應用最廣泛。聚甲基丙烯酸甲酯縮寫代號為PMMA，俗稱有機玻璃，是迄今為止合成透明材料中質最優(yōu)異. 2.1.1透明塑料的工藝特性 PMMA的工藝特性PMMA粘度大，流動性稍差，因此必須高料溫、高注射壓力注塑才行，其中注射溫度的影響大于注射壓力，但注射壓力提高，有利于改善產品的收縮率。注射溫度范圍較寬，熔溫度為160℃，而分解溫度達270℃，因此料溫調節(jié)范圍寬，工藝性較好。故改善流動性，可從注射溫度著手。沖擊性差，耐磨性不好，易劃花，易脆裂，故應提高模溫，改善冷凝過程，去克服這些缺陷. 2.1.2透明塑料的注塑成型工藝 透明塑料注塑成型工藝參數表2-1： 塑料名稱 PMMA 溫度（℃） 180-200 壓力（mpa） 190-210 轉速(rpm) 200-230 射咀 180-200 均化段 40-90 壓縮段 70-150 加料段 40-60 模具 200-300 注射 14.5-40 保壓 20-40 表2-1 透明塑料性能比較表2-2 材料 PMMA 密度 1.18 抗拉強度 75 缺口沖擊 200 透明度 92 變形溫度 95 允許含水量 0.04 收縮率 0.5 耐磨性 差 抗化學性 良 表2-2 透明塑料的干燥工藝表2-3： 材料 PMMA 干燥溫度 70~80 干燥時間（h） 2~4 料層厚度(mm) 30~40 表2-3 2.2 塑料結構與工藝分析 2.2.1 結構分析 塑件為透明圓珠筆筒，表面粗糙度要求高。 2.2.2 工藝性分析 該塑件尺寸小，一般精度等級，采用一模兩腔，并要對制品進行后加工。為方便加工和熱處理，型腔與型芯部分采用拼鑲結構。采用側澆口進澆方式。 2.2.3 精度等級 采用6級精度。 塑件結構如圖2-1 圖2-1透明圓珠筆筒（用UG設計完成的制品圖） 3 注射成型模具的設計 3.1 確定型腔數目 注塑模的型腔數目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數目的確定時主要考慮以下幾個有關因素： (1）塑件的尺寸精度； (2）模具制造成本； (3）注塑成型的生產效益； (4）模具制造難度； 根據塑件生產批量及尺寸精度要求為提高生產效率采用一模二腔。 根據塑件三維造型圖經UG軟件測量計算可得到。 塑件體積Vs=1360.445506045 mm^3=1.36cm3. 查表6-1塑料PMMA的密度為1.18kg/cm3，則 塑件重量：Ms=1.36×1.18=1.60kg 3.2 型芯、型腔工作部位尺寸的確定于計算 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進行計算；前一種方法簡便，但不適合精密塑件的模具設計，后一種復雜，但能較好的保證尺寸精度。本設計采用平均值法。 3.3 確定分型面位置 分型面的選擇原則一般為： （1) 便于塑件脫模； （2) 在開模時盡量使塑件留在動模； （3) 外觀不能遭到破壞； （4) 有利于排氣和模具的加工制造； （5) 要有利于排氣； （6) 保證側向型芯的放置容易及抽芯機構的動作順利； （7) 有利于加工。 本設計的分型面，如圖3-1 圖3-1 透明圓珠筆分行面示意圖 3.4 確定澆口形式及位置 澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統的關鍵部分，澆口的形狀，數量，尺寸和位置對塑件的質量影響很大，澆口的主要作用有兩個，一是塑料熔體流經的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間，同時還起著封閉型腔防止塑料溶體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。澆口的類型有很多，有點澆口，側澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應用和尺寸按塑件的形狀，尺寸和表面質量要求而定。 適合PMMA的澆口有：直接澆口、側澆口、點澆口、潛伏澆口、盤形澆口這幾種。為了不影響塑件表面質量，簡化模具結構，提高成型效率，確定采用側澆口。如圖3-2 圖3-2透明圓珠筆進膠品示意圖 側澆口又稱為邊緣澆口，國外稱為標準澆口。側澆口一般開設在分型面上，塑料溶體于型腔的側面充模，其截面形狀多為矩形狹縫，調節(jié)截面的厚度和寬度，可以調節(jié)溶體充模時的剪切速率及澆口封閉時間。這種澆口加工容易，修整方便，并且可以根據塑件的形狀特征靈活的選擇進料位置，因此它是廣泛使用的一種澆口形式。 3.5 型腔位置的排布 該制件模具結構采用一模兩腔的結構形式，那么澆注系統的設計應盡量采用從主流到到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺寸不相同（即對稱平衡式布置）。 型腔布置形式，如圖所示圖形3-3 圖形3-3產品圖的排位 3.6 初步設計主流道及分流道形狀和尺寸 （1）主流道 主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關。主要參數：錐角；內表面粗糙度Ra=0.63；小端直徑D=d+（0.5~1），半徑R2=R1+（1~2）mm；材料T8A； 由于主流道要與高溫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澆口襯套形式（俗稱澆口套、唧咀），以便選用優(yōu)質的鋼材單獨加工和熱處理。 （2）分流道 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。 該制件采用PMMA流動性較好，但主流道尺寸較長，為減少流道內的壓力損失，因此分流道截面設計成圓形截面，圓形截面熱量損失與壓力損失均不大，為常用形式，根據經驗分流道直徑d取4mm。 （3）冷料穴 冷料穴一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫，此外，開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端直徑。 主流道圖如3-4 圖3-4透明圓珠筆主流道示意圖 4 標準模架的選用 4.1 型腔強度和剛度的計算 為了方便加工和節(jié)省材料，型腔采取鑲拼結構，因此，型腔的強度和剛度按型腔為鑲拼結構計算。由于型腔壁厚計算比較麻煩，也可參考經驗推薦數據。 4.2 初選注射機 一般工廠的塑膠部都擁有從小到大各種型號的注射機。中等型號的占大部分，小型和大型的只占一小部分。所以我們不必過多的考慮注射機型號。這里由公稱注塑量選定注射機。 4.2.1 注射量 由UG造型可查得塑件的總體積v ；流道的體積 v1=πR2 L+πR2 L+πR2 L 應滿足注射量 式中 V機——額定注射量（cm3） V塑件——塑件與澆注系統凝料的體積和（cm3） V塑件/0.8=2.762/0.8 cm3=3.45 cm3 4.2.2 注射壓力 P注=P成型 查設計指導表6-5可知PMMA成型時的注射壓力P成型=100--200Mpa 4.2.3 鎖模力 P鎖模力pF 式中 p——塑料成型時型腔壓力，PMMA的型腔壓力p=30 Mpa F——澆注系統和塑件在分型面上的投影面積和（mm2），由計算的投影面積F=7974.570967025（mm2） pF=240KN 4.2.4 選擇注射機型號 根據以上分析、計算、查①P107表4-1初選注射機型號為：XS-ZY-125; 注射機XS-ZY-125有關技術參數如下： 型號 項目 XS——ZY——125 額定注射量 125 注射壓力 Mpa 120 注射行程 mm 115 注射時間 s 1.6 注射方式 螺桿式 合模力 KN 900 最大成型面積 CM2 320 最大開（合）模行程 mm 300 模具最大厚度 mm 300 模具最小厚度 mm 200 機器外形尺寸 mm 3340×750×1550 噴嘴圓弧半徑 mm 12 噴嘴孔直徑 mm 4 4.2.5 主流道襯套形式 主流道襯套形式其結構尺寸參考下表4-2所示： 符號 名稱 尺寸 結果 d 主流道小端直徑 注射機噴嘴直徑+（0.5~1）=Xmm d=3.5mm SR 主流道球面半徑 噴嘴球面半徑+（1~2）=X+1=Xmm SR=16mm h 球面配合高度 3~5mm 取3mm h=3mm 主流道錐角 2°~6°取2° =2° L 主流道長度 L=86mm D 主流道大端直徑 d+2Ltana/2≈6.9mm D=6mm 表4-2 其固定方式采用螺釘固定。 4.3 模架的選擇 注塑模模架國家標準有兩個，即GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術條件》和GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現在在全國的部分地區(qū)形成了自己的標準，本設計采用龍記標準模架CI-1525-A60-B50-C60..如圖4-3所示 圖4-3 4.3.1 模仁尺寸的確定 因為采用的是整體式凹模和整體式凸模，所以模仁的大小可以任意制定，模仁所承受的力最終是傳遞到凸、凹模上，從節(jié)約材料和見效模具尺寸出發(fā)，模仁的值取的越小越好，但實際中因為要考慮冷卻因素，又因為經過模仁的冷卻系統比經過模仁外部的冷卻系統效率高，所以為了給冷卻系統留有足夠的空間，本設計取模仁84x168x25mm,84x168x25mm。 4.3.2 凹凸模版尺寸的確定 由于各快模板的厚度已經標準化，所需要的只是選擇合適的，這里有兩個尺寸需要注意： （1)凸凹模板的厚度：這兩快板除要有足夠的強度外還要考慮留有一定空間給冷卻水路。 （2)墊塊的高度：在分模時塑件一般是黏結在型芯上，需要推出機構推出一定的距離才能脫離型芯，該塑件高為118mm黏結在型芯上的尺寸高度為0mm，所以推出距離要大于118mm。 根據以上的分析、查表、計算，可確定模架的結構和尺寸，本設計選龍記模架（LKM）型號規(guī)格為：CI-1525-A60-B50-C60. 模具裝配圖圖4-4。 圖4-4透明圓珠筆模具裝配圖示意圖 5 合模導向機構的設計 5.1 定義 為了保證注塑模準確合模和開模，在注塑模中必須設有導向機構。導向機構主要起定位、導向以及承受一定側當采用標準模架時，因模架本身帶有導向裝置，一般情況下，只要按照模架規(guī)格選用即可。若需采用精密導向定位裝置，則需根據模具結構進行具體設計。 5.2 合模導向機構的總體設計 （1）導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后變形。 （2）該模具采用4根導柱，其布置由標準模架決定。 （3）該模具導柱安裝在支承板上，導套安裝在定模板上。 （4）為了保證分型面很好的接觸，導柱和導套在分型面處應制有承屑槽，即可削去一個面或在導套的孔口倒角，該模具采用后者。 （5）在合模時，應保證導向零件首先接觸，避免凸模先進入型腔，導致模具損壞。動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。 6 抽芯系統的設計 6.1 定義 當產品側面（不與開模方向垂直的面）帶有凹坑、凸坑行結構時，產品注塑成型后，成型產品凹坑、凸坑的零件會阻礙產品從模具內頂出，為此，在頂出產品前必須將成型凹坑、凸坑的零件先行退出，這一動作叫抽芯，完成側抽芯的抽出和復位動作的裝置叫側抽芯機構。 6.2 側抽芯的組成 滑塊、側型芯、驅動裝置：導柱、彎銷、T形塊、油缸等。定位裝置 壓緊裝置 導向裝置。如圖6-1所示 6.3 影響側抽芯膠力的因素 影響側抽芯膠力的因素如下： （1）塑為和特性，包括縮水率的大小、材質軟硬、自潤滑性的好壞等因素； （2）塑件成型部分的包容面積及斷面形狀，面積大膠模力大，形狀越復雜脫模力就越大（圓形為最小）； （3）塑件的壁厚，厚度越大收縮就越大，包緊力就越大，脫模力就越大； （4）型芯的脫模斜度及表面粗糙度； （5）塑件側面抽芯型芯的數量多少，型芯越多，脫模力越大； （6）成型工藝的影響，壓力低，冷卻時間少，收縮水，脫模力小。 6.4 側抽芯脫模力（抽拔力）的確定 側抽芯脫模力的確定公式： F=LHP（Ucosa-sina） 式中L----側抽芯被包緊的斷面周長（mm） H----側抽芯被包緊的深度（mm） P----單位面積包緊力，一般取8-12Pa/mm^2; a----脫模斜度（o）； U----摩擦系數，取0.15-0.20。 6.5 抽芯距離的確定 （1）側孔的抽芯距，側抽芯從成型位置側抽芯至不妨礙塑件頂出的位置時，側抽芯所移動的抽芯距（S） 抽芯距（S）=側孔深（S1）+安全余量（2-3） （2）圓形骨架的抽芯距，兩瓣對合形式如圖8.3所示（注塑模具設計方法與經驗第83頁） 由圖8.3 可知：OA=R；OB=R1；R=D/2；R1=D1/2。 根據直角三角形邊長計算公式得出S1=AB=R1^2+R2^2 。 抽芯距：S=S1+安全余量（2-3） 多瓣（N）對合式抽芯距，如圖8.4所示。 由圖8.4可知：a=180o/n;S1=AC=BD,OA=R;OC=R1;R=D/2;R1=D1/2； 在ΔOAB中， OB=OA.cosa=R.cosa; AB=OA.sina=r.sina; 在ΔOCD中：CD=AB=R.sina; OD=OC^2-CD^2=R1^2-(R.sina)^2 S1=BD=OD-OB=R1^-(R.sina)^2-r.cosa; S=S1+安全余量(2-3)mm 6.6 側抽芯機構的分類 1）手動側抽芯機構：依靠人工完成側抽芯的動作； 2）機動側抽芯機構：開模時，依靠依靠注塑機的開模動作完成側抽芯，如斜導柱抽芯、彎銷抽芯等。 3）液壓或氣動側抽芯機構：它是依靠液壓系統或氣動裝置完成側抽芯動作。 7 推出機構的設計 7.1 推出機構 由于設置推桿位置的自由度大，因而推桿推出機構是最常用的推出機構。推桿的截面形狀設計為圓形，較容易達到推桿和模板或型芯上推桿孔的配合精度，另外圓形推桿還具有減少運動阻力，防止卡死現象等優(yōu)點，損壞后還便于更換，且要均勻布置。 按頂出形式不同可分為：頂針頂出，司筒頂出，頂塊頂出，直頂（斜頂）頂出，推板頂出，強制頂出等幾種形式； 按模具結構不同可分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、復合頂出。 7.2 頂出機構的設計 設計原則 （1) 應保持產品外觀整潔美觀，為避免頂出痕跡影響產品外觀，頂出裝置應設在產品的隱蔽面或非裝飾表面。對于透明產品尤其要注意頂出位置及頂出形狀的選擇； （2) 應防止產品頂出變形，為了防止產品頂出變形，頂出受力點應盡量均勻分布，盡量設在難于脫模和剛性好的部位處，如壁厚、骨位筋部、柱位處等； （3） 應保證頂出機構運動平穩(wěn)、順暢、靈活可靠，為保證頂出機構運動平穩(wěn)、順暢、靈活可靠，頂出零件應有足夠的強度和耐磨性，設計時應注意和其他機構的干涉，在非封膠部位應盡量設計避空； （4) 應考慮頂出機構的成本和加工性，為了便于加工，便于維修，節(jié)約成本，應盡量采用標準件的頂出形式。 而本次設計是采用直頂頂出的方式,如圖7-1(a)、7-1（b） 圖7-1（a） 圖7-1（b） 8 溫度調節(jié)系統的設計 8.1 定義 在注塑成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質量和生產效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度，為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內，可以提高成型效率。對于高熔點，流動性差的塑料，流動距離長的制件，為了防止填充不足，有時也在水管中通入溫水把模具加熱。PS推薦的成型溫度為170~280℃，模具溫度為20~70℃ 。 8.2 溫度調節(jié)對塑件質量的影響 （1）采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率； （2）模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減少塑件的變形； （3）提高模溫可大大改善塑件的表面質量。 溫度對塑件質量的影響有相互矛盾的地方，設計時要根據材料特性和使用要求偏重于主要要求。 8.3 對溫度調節(jié)系統的要求 （1）根據塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式； （2）希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產率和提高塑件質量； （3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好； （4）溫度調節(jié)系統應盡可能做到結構簡單，加工容易，成本低廉； 從成型溫度和使用要求看，需要對該模具進行冷卻，以提高生產率。 8.4 冷卻系統設計 設計原則： （1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； （2）冷卻水孔的數量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好； （3）澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳； （4）應降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過5℃； （5）冷卻水的開設方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設水孔；（6）避免與模具的其他機構發(fā)生干涉。 由于冷卻水道的位置、結構形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會影響模具的熱量向冷卻水傳遞，精確計算較困難，時間生產中通常都是根據模具的結構確定冷卻水路，通過調節(jié)水溫，流速來滿足要求。受模具結構的限制，冷卻水路布置如圖8-1所示 圖8-1透明圓珠筆的水路示意圖 9 排氣系統的設計 在塑料熔體填充注射模腔過程中，模腔內除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而形成的水蒸汽，塑料局部分解產生的低分子揮發(fā)氣體，塑料助劑揮發(fā)（或化學反應）所產生的氣體以及熱固性塑料交聯硬化釋放的氣體等；這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排出模腔，將在制件上形成氣孔，接縫，表面輪廓不清，不能完全充滿型腔，同時，還會因為氣體被壓縮而產生的高溫灼傷制件，使之產生焦痕，色澤不佳等缺陷。模具的排氣可以利用排氣槽排氣，分型面排氣，利用型芯，推桿，鑲件等的間隙排氣。模具的排氣可以利用排氣槽排氣，分型面排氣，利用型芯，推桿，鑲件等的間隙排氣。通常排氣槽的設計原則為： （1）排氣口不能正對操作者，以防熔料噴出而發(fā)生工傷事故； （2）最好開設在分型面上，如果產生飛邊易隨塑件脫出； （3）最好開設在塑料最后才能填充的模腔部位； （4）開設在靠近嵌件和制件壁最薄處，因為這樣的部位最容易形成熔接痕； （5）若型腔最后充滿部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或活動的型芯時，可在型腔相應部位鑲嵌燒結的多孔金屬塊，以供排氣； 本模具由于采用鑲拼結構，可利用分型面、推桿配合間隙排氣。 結 論 經過幾個星期的畢業(yè)設計，我充分了解了設計注塑模具中要考慮的各項細節(jié)，并且對于注射模的整體的設計過程有了進一步的了解。更有一種將所學的理論知識運用到實踐的體會，鞏固了《塑料成型工藝學與模具設計》課程的理論知識，，加深了對注塑模具的認識和熱愛，同時也鍛煉了我的繪圖能力，提高了設計計算和查閱參考資料的能力，掌握一般注塑件工藝和模具設計的方法和步驟。在設計過程中，結合生產條件等因素，考慮各方面的因素，本著盡可能采用先進的技術和合理的工藝，努力達到設計出技術合理、經濟效益好的模具的目標。同時體會了團隊合作的樂趣和益處，對將來的社會工作起到了積極的作用。 由于此次設計在查閱資料有所欠缺的情況下設計的，在設計過程中不可避免會有一定的不足，有出錯之處，在此希望得到老師的諒解并指出不足之處，從而得到修正，相信只有不斷的改正才能有所提高。 參考文獻 [1]工程力學/顧曉勤主編[M].—2版.?—北京：機械工業(yè)出版社，2007.3； [2]模具設計與制造基礎 黃志輝主編[M].—北京：電子工業(yè)出版社，2007.3； [3]UG NX4 模具設計實用教程/陳已明，謝龍漢編著[M].—北京：清華大學出版社，2006.12； [4]互換性與測量技術/周文玲主編[J]：機械工業(yè)出版社；2005.5; 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