107 筆蓋的模具設計,模具設計 目 錄1．引言 …………………………………………………………………………12．塑件分析，塑料成型特征工藝參數(shù)…………………………………………13．成型零部件的設計………………………………………………………………3（1） 型芯尺寸的確立………………………………………………………3（2） 型芯尺寸的確立…………………………………………………………4（3） 按強度剛度條件計算…………………………………………………………44 澆注系統(tǒng)的設計……………………………………………………………………4（1）分型面的選擇…………………………………………………………………5（2）確定澆口形式及位置…………………………………………………………5（3）設計主流道及分流道形狀和尺寸……………………………………………5（4）排氣系統(tǒng)的設計………………………………………………………………6（5）拉料桿的設計…………………………………………………………………65、結構零部件的設計………………………………………………………………7（1） 支承板設計………………………………………………………………7（2） 墊塊的設計……………………………………………………………………7（3） 合模導向機構的設計…………………………………………………………76 推出機構的設計……………………………………………………………………7（1）推桿的設計……………………………………………………………………8（2）拉料桿的設計………………………………………………………………87 冷卻系統(tǒng)的設計……………………………………………………………………8（1）冷卻回路尺寸的確定及布置…………………………………………………98.選擇注射機型號………………………………………………………………99 結束語……………………………………………………………………………1110 參考文獻…………………………………………………………………………111筆蓋的模具設計說明書張 永汽車與機電工程系模具設計與制造 03(1)班摘要 介紹了筆類在日常生活中的應用,重點介紹了筆蓋的模具設計過程The summary introduced pen in the application in the daily life, the point introduced the molding tool of a cover design process關鍵詞 日常用品 模具設計 實用性 模具 cad 1 引言 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。Daily necessity, sometimes adopt the not that high plastics of accuracy and strengths to spread to move, because the plastics has the plasticity strong, the density is small, higher than strength, the knot good luck, the chemistry stability is high, diverse characteristics of external appearance, as a result be subjected to more and more factories house and the people's fancies.The plastics industry is a newly arisen industry, is along with the development of the petroleum industry but should but living of, the plastics system piece almost have already entered each realm of the whole industry sections and people's daily lifes currently.Along with the machine industry electronics industry, aviation industry, the instrument appearance industry and usually the development of the thing industry, the plastics models the demand of make the piece more and more, the quantity request is also more and more high, this will beg model the piece of the development of the molding tool, the level of the design manufacturing also the beard is more and more high.This text also design the process to carry on elaborate to a cover molding tool.2.塑件工藝分析 2如圖所示塑料制件材料為丙烯腈—丁二烯-----苯乙烯共聚物（ABS） ，查表得收縮率為：0.3%-0.8%,取值0.4%；大批量生產材料分析：ABS 無毒無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤，具有良好的機械強度3和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學穩(wěn)定性和電器性能，密度為1.02～1.5/cm3ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于加工，經過配色可配成任何顏色。成型特點：ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加壓前應進行干燥處理，ABS易產節(jié)痕，模具設計時應注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力，在正常的成型條件下壁厚，熔料溫度對收縮率影響極小，在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50～60°c,而在強調塑件光澤和耐熱時，模具溫度應控制在60～80°c。 1）該塑件尺寸較小，一般精度等級4，為降低成本，采用一模多腔，并不對制品進行后加工。2）根據(jù)塑件的生產效率及為提高成型效率采用側澆口。3)為了方便加工和熱處理,型腔與型芯采用拼鑲結構.確定型腔;尺寸精度等級要求一般, 采用一模12腔。按照圖1 塑料件圖示尺寸（圓角等部位簡化）近似計算：塑件體積 Vs≈1.37cm3查表《塑料模設計手冊之二》表1.4塑料ABS的密度為1.02～1.05g/cm3 單件塑件重量 Ms=Vs×ρ=0.194×1.05≈1.78g3.成型零部件的設計查表《塑料模設計手冊之二》表 1.4 塑料 ABS 收縮率 0.3%-0.8%,取值 0.4%。 3.1 型腔、型芯工作尺寸計算型腔徑向尺寸 Lm+0δz =[(1+S)LS-x△] +0δz型腔深度尺寸 Hm+0δz =[(1+S)Hm-x△] +0δz型芯徑向尺寸 lm-0δz=[(1+S)lS-x△] -0δz型芯高度尺寸 hm-0δz =[(1+S) hS+x△] -0δz式中 LS——— 塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm） ；lS ——— 塑件內型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm） ；HS——— 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm） ；hS ——— 塑件內型深度基本尺寸的最小尺寸（mm） ；4CS——— 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm） ；X ——— 修正系數(shù)，取 0.5~0.75；△——— 塑件公差（mm） ；δZ ——— 模具制造公差，取（1/3~1/4）△ 。3.1.1 型腔尺寸計算尺寸 公差值/mm 計算14 0.38 Lm+0δz =[(1+0.65%)X14-0.75X0.38]0+0.127=13.8060+0.1273.5 0.26 Lm+0δz =[(1+0.65%)X3.5-0.75X0.26]0+0.087=3.32770+0.08751 0.12 Hm+0δz =[(1+0.65%)X51-2/3X0.12] 0+0.040=51.24150+0.0403.1.2 型芯尺寸計算 尺寸 公差值/mm 計算 8.5 0.26 lm-0δz =[(1+0.65%)X8.5+0.75X0.26]0-0.087=8.750-0.08740 0.16 Hm-0δz =[(1+0.65%)X40+0.75X0.16]0-0.053=40.380-0.0533.2 成型零部件的強度與剛度計算(1)剛度校核δmax= = 化簡得出 s≥1.15EJph84342ls34][?Eph式中 E—型腔材料彈性模量；J—梁的慣性矩S—側壁厚度P—型腔內單位面積熔體壓力根據(jù)查表結果得出E=2.06×10 Mpa [δ]=0.05mm　P取30Mpa,代入計算得出結果519≥1.15 ，成立故能滿足其剛度要求。34][?Eph(2)強度校核s≥r( )12p-][??式中 [ —型腔材料許用拉應力為150Mpa 代入計算得出19≥r( 成立]? )12p-][??故能滿足其強度要求，確定最小壁厚之后,結合模具抽芯原則,初步確定選用A3型模架，模架周邊尺寸為250×160.4.澆注系統(tǒng)的設計51)分型面的選擇 根據(jù)分型面的設計原則，1 分型面應該選在塑件的最大輪廓處2 分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模3 分型面的選擇應保證塑件的精度要求4 分型面的選擇應滿足塑件的外觀質量要求5 分型面的選擇要便于模具的加工制造6 分型面的選擇應有利于排氣綜合上面幾點故分型面如下圖2 ) 確定澆口形式及位置 為了提高成型效率，采用潛伏式側澆口。澆口位置可以根據(jù)經驗公式計算n=0.8W=n√A/30≈1mmt=0.8δ=0.8×1.3=1mmW---側向澆口之寬（mm）A---型腔一側表面積（等于v/t）(mm2)T和δ為塑件在澆口位置處的 壁厚.3)設計主流道及分流道形狀和尺寸主流道的設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸出開始到分流道為止的塑料體的流動通道，根據(jù)模具設定為一模8腔，可以估計一次成型所需的塑料，因此可確6定型號為注射機XS-Z-30，結合廠里實際應用情況，及模架的選擇及剛度與強度要求澆口套設計如下：主流道設計成圓錐型,其錐角為2o～6o，內壁粗糙度Ra取1.6μm。分流道截面設計成圓形截面加工容易，且熱量損失與壓力損失均不大，為常用形式。圓形截面分流道的直徑可根據(jù)塑件的流動性良好，所以造圓形截面。根據(jù)經驗分流道的直徑d可取4～6mm。分流道的設計 在設計多型腔或者多澆口的單型腔的澆注系統(tǒng)時應設置分流道，考慮到U形截面加工較容易，而且熱量損失與壓力損失均不大，故為所選，根據(jù)經驗值分流道寬度為3.2-9.5才是合理的，故分道流道寬度b=4mm，半徑R=b/2=2,深度h=1.25×2=2.5,為了能夠使塑料流動平衡均勻，使排列緊湊流程盡量短，使脹模力的中心與注射機鎖模力中心一致。（4）排氣系統(tǒng)的設計利用配合間隙排氣，這是最常見的，也是最經濟的，更是具有使用性的。利用滑塊和導滑槽配合間隙便可以排氣，所以這里無須開排氣槽。(5) 拉料桿的設計拉料桿的作用是注射結束模具 分型時，將主流凝料從定模澆口套中拉出，最后推出機構開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)冷料一起推出模外。該塑件表面光滑無刮痕等缺陷，如果采用自動脫落，塑件脫落表面相互7碰撞將造成表面刮痕等缺陷，因此該模具采用Z字形拉料桿，如圖所示。工作時依靠Z字形鉤將主流道凝料拉出澆口套。5、結構零部件的設計5.1 支承板設計支承板的作用是承受成型塑料熔體對動模型腔的作用力，以防止型腔底部產生過大的撓曲變形或防止主型芯脫出型芯固定板。支承板需要有較高的平行度和必要的硬度和強度。支承板的厚度計算 h≥{5pbL 4/32EB[δ]}1/3式中 h ——— 支承板的厚度(mm) ；p ——— 承受的注射壓力(MPa) ；L ——— 支承板跨度(mm) ；b ——— 支承板受力的寬度(mm)；E ——— 剛的彈性模量，取 2.06X105Mpa ；[δ] ——— 允許的變形量 (mm) ；h≥{5X20X72X96 4/32X2.06X105X250X0.06}1/3 mm≈18.356 mm由上面所計算的數(shù)值可知支承板厚度≥18.356mm ,取 20mm 。該模具支承板取160X250X20 GB/T4169.8——19845.2 墊塊的設計墊塊的作用是支承動模成型部分并形成推出機構運動空間的零件。其中相關尺寸根據(jù)模架以及推出高度而定，取250X32X50 GB/T4169.6——1984。5.3 合模導向機構的設計合模導向機構是保證動、定模和模時，正確地定位和導向的零件，承受一定的側壓力。該模具導柱為帶頭導柱 ф16*50*25 GB/T4169.4——1984，導柱的材料為 T8，淬硬到HRC50~55 ；該模具導套為直導套ф16*25 GB/T4169.3 ——1984，導套的材料為T8，淬硬到HRC50~55 。86 推出機構的設計推出機構一般由推出、復位和導向三大部件組成，推出機構按其推出動作的動力來源可分為手動推出機構、機動推出機構、和液壓與氣動推出機構等，按模具的結構特征可分為一次推出機構、二次推出機構、定模推出機構等等一次推出機構又稱簡單推出機構，它是指開模后在動模一側用一次推出動作完成塑件的推出。一次推出機構，包括推桿推出機構，推管推出機構，推件板推出機構等等。由于設置推桿的自由度較大，且截面大部分為圓形，制造維修方便、推出動作靈活可靠，推出時運動阻力小，便于跟換，結合模架的選擇綜合各方面因素考慮，推桿推出機構應該是首選。（1）推桿的設計根據(jù)推桿位置的選擇要求：推桿的位置應該選擇在脫模阻力最大，當塑件各處的脫模阻力相同時需要均勻布置、推桿位置選擇時應注意塑件本身的強度與剛度，推桿裝入模具后，其端面應與型腔底面平齊，或高出型腔 0.05-0.1mm,考慮冷料穴中有較多的塑料，根據(jù)各模板的厚度、型腔尺寸、分流道及最小壁厚考慮設計推桿如下：（2）復位桿的設計推出機構在注射模工作時，每開合模一次，就往復運動一次，除了推桿和復位桿與模板的活動配合以外，其余均處與浮動狀態(tài)，使推出機構復位最簡單最常用的方法是在推桿固定板同時安裝復位桿，復位桿為圓形截面，每副模具一般設置 4 根根據(jù)模架的選擇，復位桿設計如下：數(shù)量為 4 根，中心距為 146×50mm,此外由于設置側向抽芯的緣故，為了防止干涉需要在復位桿設置彈簧，彈簧先復位機構是利用彈簧9的彈力使推出機構在合模之前進行復位的一種先復位機構，即彈簧被壓縮地安裝在推板固定板與動模支承板之間。為了使復位桿能夠及時復位，設計彈簧中徑為 14mm, 截面直徑為3mm。7、冷卻系統(tǒng)的設計7.1 冷卻回路尺寸的確定及布置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冷卻，因此用塑件的平均壁厚來確定水孔直徑。塑件平均壁厚為 1.6mm ，尺寸較小，確定水孔直徑為 8mm 。通過調節(jié)水溫、水速來滿足要求。8.選擇注射機型號1） 初選注射機① 注射量：該塑料制件的單件重量Ms≈ 1.78g澆注系統(tǒng)重量的計算，根據(jù)澆注系統(tǒng)尺寸先計算澆注系統(tǒng)的體積 Vj= 20+1407.95+1030≈2527.95 cm3粗略計算澆注系統(tǒng)重量Mj=Vj×ρ≈30 g總體積 V塑件=934.56+2527.95 = 3.3925 cm3總質量 M= 3.3925×1.05≈36 g10ABS的密度為 1.03～1.05g/cm3。滿足注射量:　V機≥V塑件/0.80式中 V機——額定注射(cm3)V塑件---塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（cm3）V機= V塑件/0.8≈ 4.3cm3或滿足注射量M機≥M塑件/0.8M機= M塑件/0.8=4.5g② 注射壓力P注≥P成型查《模具設計指導》表6-5ABS塑料成型時的注射壓力P成型=70～90Mpa.③ 鎖模力：P鎖模力≥PF式中P—塑料成型時型腔壓力ABS塑料的型腔壓力P=30MpaF—澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和分型腔及澆住引流及型腔在分型面上的投影面積(尺寸參照圖1-04 )F= [8×30×(3.14×5.1×5.1- 3.14×1.7×1.7)+30×(10×10+3.14×5×5)] =79298.2 2mPF= 30×79298.2 = 2378946N≈23.79KN根據(jù)以上分析與計算.查《模具設計指導》表6-24初選注射機的型號為:XS-Z-30注射機XS-Z-30有關技術參數(shù)如下:最大開合模行程 160 mm模具最大厚度 180 mm模具最小厚度 60 mm噴嘴圓弧半徑 12mm噴嘴孔直徑 2 mm動、定模板尺寸 250 mm× 280 mm拉桿空間 235 mm2)選標準模架A311根據(jù)以上分析計算型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結構形式和規(guī)格。選用A3型模架 GB/T 12556.1-1990動模板厚A=40mm推件板厚度=16mm固定板厚度B=32墊塊厚度C=63模具厚度：H模=40+A+B+C+32=191mm模具外形尺寸：160×160×191mm3）、校核注射機1） 注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核 由于在初選注射機和標準模架時是根據(jù)以上四個技術參數(shù)及計算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進行校核，已符合所選注射機要求。2）開模行程的校核 注射機最大行程SS 2h件+h澆+(5～10)?式中h件ˉ塑料制品高度(mm)；h澆ˉ澆注系統(tǒng)高度(mm)。如圖1-04所示2h件+h澆+(5～10)=2 118.82mm???8741.故滿足要求。3）模具在注射機上的安裝 從標準模架外形尺寸看小于注射機拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以選注射機規(guī)格滿足要求。9、結束語\通過這一個月來的設計工作，不僅是對我三年來學習的總結和回顧，同時也讓我深深的明白了自身的諸多不足之處，這也是今后在社會上學習的一種動力，我將會不斷地學習、不斷地充實自己。由于時間和自身能力有限，設計難免會存在著不足之處，懇請各位老師給予指正。至此，感謝學校，感謝老師在這兩年里對我的諄諄教導，讓我充實的度過了這三年的大學生活，你們的教誨將是我最寶貴的財富。最后，感謝我的指導老師對我設計的悉心指導和耐心幫教。12參考文獻`：（1）屈華昌主編. 塑料成型工藝與模具設計. 高等教育出版社.（2）塑料成型工藝及模具設計課程設計指導書.（3）中國模具設計大典（4）李云程主編. 模具制造工藝學. 機械工業(yè)出版社.（5）吳兆祥主編. 模具材料及熱處理. 機械工業(yè)出版社.