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紫瑯職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計任務書 系部名稱 機電工程系 專業(yè)班級 模具3082 學生姓名 田春鋒 指導教師姓名 錢軍 設計題目 筆套塑料模具設計 畢業(yè)設計的目的 畢業(yè)設計的目的是總結和檢驗學生在學校期間的學習成果，培養(yǎng)學生綜合運用所學的專業(yè)知識以及專業(yè)技能進行獨立分析和解決問題的能力，使學生受到科學研究和工程設計的基本訓練，達到專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)目標的要求。通過畢業(yè)設計強化學生對專業(yè)知識和專業(yè)技能的理解和掌握,培養(yǎng)學生收集資料和調(diào)查研究的能力、方案比較及論證的能力、理論分析與設計運算能力、應用計算機繪圖的能力以及編寫編制能力。 畢業(yè)設計要求 1. 要求一定要有結合實際的某項具體項目的設計或?qū)δ尘唧w課題進行有獨立見解的論證,并要求有一定的技術含量； 2 .設計或論文應該在所規(guī)定的時限內(nèi)完成； 3. 書面材料、框架及字數(shù)應符合規(guī)定； 4. 學會查閱有關的技術資料和相關的規(guī)范； 5 .掌握相關規(guī)范的選擇和運用； 6. 熟悉制圖規(guī)范的相關內(nèi)容,按制圖統(tǒng)一標準繪制工程圖紙。 畢業(yè)設計進度安排 序號 時間 內(nèi)容 1 2010年 1～2月初 熟悉畢業(yè)設計要求，查閱資料，進行調(diào)研 2 2010年 3月初 確定設計題目 3 2010年 3月中旬 擬寫開題報告交老師審核 4 2010年 4月初 畢業(yè)設計初稿交老師審核 5 2010年 4月底 畢業(yè)設計二稿交老師審核 6 2010年 5月中旬 畢業(yè)設計終稿交老師審核 7 2010年 5月底 回校準備答辯 紫瑯職業(yè)技術學院 11屆模具設計與制造專業(yè)畢業(yè)設計開題報告 姓名 田春鋒 系部 機電工程系 專業(yè) 模具設計與制造 班級 模具3082 題目 筆套塑料模具設計 一、 選題背景、目的及意義 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的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。筆套注塑模具設計的產(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。注塑模生產(chǎn)采用塑料，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。 在學校三年期間一直努力學習著自己的專業(yè)課程，同時比較喜歡這個專業(yè)，因而對模具的設計和制造知識上有一定的掌握和了解，并能結合實踐運用，因此這次我選做了畢業(yè)設計。這次的筆套注塑模具的設計，從身邊最常用的物品來反應我三年來對專業(yè)知識的學習掌握情況，也是對自己獨立完成一副模具設計能力的考驗,和水平的檢測。 二、 主要內(nèi)容及提綱 塑料模是塑料生產(chǎn)中不可缺少的工藝裝備，是技術密集性產(chǎn)品，注塑的質(zhì)量生產(chǎn)效率以生產(chǎn)的成本等。與塑料模的設計和制造有直接的關系。塑料模的設計與制造技術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一。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!這次的設計以塑料模具的注射為主，利用注射模具設計出筆套，包括裝配圖和零件圖，此次的設計主要是以自己的所學為主另外增加了自己一些設計的思路，主要以注射為主生產(chǎn)產(chǎn)品！ 1、擬定成型工藝的結構形式 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模具結構形式的確定 1.5注射機型號的選定 2 、澆注系統(tǒng)的設計 2.1主流道設計 2.2. 分流道設計 2.3澆口的設計 2.4冷料穴的設計 3 、成型零件的設計 3.1成型零件的結構設計 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 、排氣槽的設計 6、 推出機構的設計 7、 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 三、 主要方法和措施 1．通過本專業(yè)所學知識加以概括總結； 2．通過學院圖書館、互聯(lián)網(wǎng)、各種文獻查閱比對； 3．通過指導老師意見和建議加以修改、補充。 四、 主要參考文獻 1．潭雪松等.新編塑料模具設計手冊[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計[M].電子工業(yè)出版社，2007. 3．中國模具設計大典遍委會.中國模具設計大典第2卷輕工模具設計[M].江西科學技術出版社，2003. 4．塑料模具技術編委會.塑料模具技術手冊[M].機械工業(yè)出版社，2005. 5．張玉龍.塑料品種與性能手冊[M].化學工業(yè)出版社，2007. 6．申開智.塑料模具設計與制造[M].化學工業(yè)出版社，2006. 7．屈華昌.塑料成型工藝與模具設計[M].機械工業(yè)出版社，2007. 五、 畢業(yè)設計推進計劃 2011年1月底確定設計題目 2011年2~3月進行設計題目可行性討論 2011年4月初擬寫開題報告 2011年4月底畢業(yè)設計初稿（電子檔）交予指導老師審核 2011年5月中旬正式進行畢業(yè)設計擬寫 包括封面，任務書，目錄，正文，參考文獻等 2011年5月底正式提交畢業(yè)設計 學生簽名： 年 月 日 指導教師意見（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 （ ） 指導教師簽名： 年 月 日 注：開題報告裝訂在畢業(yè)設計任務書后 開題是否通過請指導教師在括號內(nèi)打“ √” 紫瑯職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計 題 目： 筆套塑料模具設計 副 標 題： 學 生 姓 名： 田春鋒 所在系、專業(yè)： 機電工程系模具設計與制造 班 級： 模具3082班 指 導 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的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。筆套注塑模具設計的產(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。 關鍵詞：塑料 模具 注塑成型 設計 I 目 錄 摘 要 I 目 錄 I 1、擬定成型工藝的結構形式 1 1.1塑件成型工藝性分析 1 1.2分型面位置的確定 1 1.3確定型腔數(shù)量和排列方式 1 1.4模具結構形式的確定 2 1.5注射機型號的選定 2 2、澆注系統(tǒng)的設計 3 2.1主流道設計 3 2.2. 分流道設計 4 2.3澆口的設計 5 2.4冷料穴的設計 5 3、成型零件的設計 5 3.1成型零件的結構設計 6 3.2成型零件的鋼材選用 6 3.3成型零件工作尺寸的計算 6 3.4支承板厚度計算 7 4、模架的確定 8 5、排氣槽的設計 9 6、推出機構的設計 9 7、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 9 致 謝 11 參考文獻 12 筆套塑料模具設計 1、擬定成型工藝的結構形式 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)塑件結構形式，分型面應選在塑料中間部分，如圖1-1所示 圖1-1塑件結構 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模具結構形式的確定 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構形式為A型帶推塊的單分型面注射模。 1.5注射機型號的選定 1）通過計算，塑件質(zhì)量m為2.278g，塑件體積v=m/ρ=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0.2～0.5倍，因此可用0.35nA未進行估算，所以 A= nA+A= nA+0.35 nA=1.35 nA=152.604mm2 式中A=(π/4)d2=0.785×122=28.26mm2 Fm=AP型=152.604×25=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 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XS—ZY—125臥式注射機。見表1-1 表1-1注射機主要技術參數(shù) 標稱注射量/cm3 104 模板板量最大行程/mm 300 螺桿直徑/mm 30 模板最大厚度/mm 300 注射壓力/MPa 150 模板最小厚度/mm 200 注射行程/mm 160 模板尺寸/mm 螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min) 10～140 拉桿空間Mm 260×360 注射時間/s 1.8 合模方式 液壓-機械 注射方式 螺桿式 噴嘴球半徑/mm 12 合模力/N 9× 噴嘴孔直徑/mm 4 最大成型面積/cm2 360 定位圈尺寸/mm 100 2、澆注系統(tǒng)的設計 2.1主流道設計 1）主流道尺寸 根據(jù)所選注射機，則主流道小端尺寸為： d=注射機噴嘴尺寸+（0.5～1）=4+0.5=4.5mm 主流道球面半徑為 SR=噴嘴球面半徑+（1～2）=12+2=14mm 2）主流道襯套形式 本設計雖然是小型模具，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53HRC～57HRC。 圖2-1襯套 3）主流道凝料體積 q主= =（5.82+5.8×4.5+4.52）=523.3mm3≈0.5233cm3 2.2. 分流道設計 1）分流道布置形式 分流道應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=53.5mm 3）分流道的形狀截面尺寸以及凝料體積 （1）形狀及截面尺寸。為了便于機械加工及凝料脫模，本設計的分流道設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=πr2=×3.14×12.25=19.2325mm2 凝料體積q分=131×19.2325=2519.4575mm3=2.5195cm3 （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0.8μm～1.6μm即可，在此取1.6μm。 2.3澆口的設計 根據(jù)外部特征，外觀表面質(zhì)量要求比較高，應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 =0.6×0.272=1.24mm 式中A=πdh﹢πr2=3327.2501mm2 n—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Ф1，在試模時根據(jù)填充情況再進行調(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=5.639264×10 s r為10s～10s，剪切速率校核合格。 2.4冷料穴的設計 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成型零件的結構設計 1）凹模（型腔） 因為凹模結構簡單，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該良好，機械加工性能和拋光性能也應該良好。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58HRC~62HRC。 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。查有關手冊得，塑件公差按SJ1372-78標準中MT3級精度選取。根據(jù)相關資料查的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 φ12 （L）= [（1+）L—Δ] φ11.94 R20 R19.7 R15.3 R15.24 R44.1 R44.095 R1.9 R1.82 R1.2 R1.12 40 （H）= [（1+）H—Δ] 39.87 型芯的計算 φ10 （l）= [（1+）l+Δ] φ10.2 4 （h）= [（1+）h+Δ] 4.25 62.5 63.3 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，根據(jù)前面的型腔布置，模架應選在160×160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（）=0.54×96（）=21.8mm 式中δ——支承板剛度計算許用變形量，δ=25i=25×0.97=24.25μm=0.02425mm, i=0.35×W+0.001×W=0.35×96+0.001×96=0.97μm 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 l——4個型芯投影到支承板上的面積。 因此，支承板厚度取標準厚度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，導柱、導套及螺釘布置應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（160×L=160×160），模架結構為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+（5~10）=40+30+20+(5~10)=95～100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160×160，模架結構形式 為P4的標準模架。 圖4-1模架結構 從選定模架可知，模架外形尺寸：寬長高=160×160×230.5 模具平面尺寸160×160＜260×360（拉桿間距），合格；模具高度230.5，200＜230.5＜300合格；模具開模所需行程=62.5.5(型芯高度)+40（塑件高度）+（5~10）=（107.5~125.5）＜300（注射機開模行程），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完全滿足使用要求。 5、排氣槽的設計 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。因此本設計不單獨開設排氣槽。 6、推出機構的設計 推件板推出過程中，為了減小推件板與型芯的摩擦，采用如圖所示結構，推件板與型芯間隙留0.2mm~0.25mm的間隙，本設計中取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)的設計 冷卻系統(tǒng)的計算很麻煩，在此只進行簡單計算，在單位時間內(nèi)塑料熔體凝固時所放出的熱量應等于冷卻水所帶走的熱量，模具溫度設為65℃。 1）冷卻水的體積流量 q=WQ/ρC(θ﹣θ)= = 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/min q——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 　　　　　　　ρ——冷卻水的密度(1000kg/m3)　　　　 　　　　　　　C——冷卻水的比熱容[4.187kJ/(kg.℃)]　　　 　　　　　　　θ——冷卻水的出口溫度(25℃)　　　　 　　　　　　　θ——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) 查參考文獻中的表 取f=6.48（水溫為25℃時），因此 h=3.6f=24521kJ/(m·h·℃ ) 5）冷卻管道的總傳熱面積 A==0.010122m=10122mm 6） 模具上應開設的冷卻水孔數(shù) n==2.5（孔） 從計算結果看，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)水道安裝在適當位置。 9 致 謝 致 謝 經(jīng)過半年的忙碌，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個?？粕漠厴I(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，本次畢業(yè)設計很難按時完成。 在這里首先要感謝我的指導老師。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。他的治學嚴謹和科學研究的精神是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 然后還要感謝大學三年來所有的老師，為我打下機械專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完成。 最后感謝紫瑯學院三年來對我的大力栽培。 11 參考文獻 參考文獻 1．潭雪松等.新編塑料模具設計手冊[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計[M].電子工業(yè)出版社，2007. 3．中國模具設計大典遍委會.中國模具設計大典第2卷輕工模具設計[M].江西科學技術出版社，2003. 4．塑料模具技術編委會.塑料模具技術手冊[M].機械工業(yè)出版社，2005. 5．張玉龍.塑料品種與性能手冊[M].化學工業(yè)出版社，2007. 6．申開智.塑料模具設計與制造[M].化學工業(yè)出版社，2006. 7．屈華昌.塑料成型工藝與模具設計[M].機械工業(yè)出版社，2007. 13 13