圓珠筆筆蓋的模具設計-模具畢業(yè)論文

目 錄 1引言 1 2塑件分析，塑料成型特征工藝參數(shù) 1 3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 4 4 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 6 5、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 7 6 推出機構的設計 7 （ 1）推桿的設計 8 （ 2）拉料桿的設計 8 7 冷卻系統(tǒng)的設計 8 （ 1）冷卻回路尺寸的確定及布置 9 8.選擇注 射機型號 9 9 結束語 11 10 參考文獻 11 1 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(jīng)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(zhì)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 peoples 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 peoples 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 3 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(chǎn) 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/cm3 ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于加工，經(jīng)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(chǎn)節(jié)痕，模具設計時應注意盡量減少澆注系4 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(diào)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(chǎn)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 1.37cm 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/cm 單件塑件重量 Ms=Vs =0.194 1.05 1.78g 3.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+0z =(1+S)LS-x +0z 型腔深度尺寸 Hm+0z =(1+S)Hm-x +0z 型芯徑向尺寸 lm-0z=(1+S)lS-x -0z 型芯高度尺寸 hm-0z =(1+S) hS+x -0z 式中 LS 塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（ mm） ； lS 塑件內(nèi)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(nèi)型深度基本尺寸的最小尺寸（ mm） ； CS 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（ mm） ； X 修正系數(shù)，取 0.50.75； 塑件公差（ mm） ； Z 模具制造公差，?。?1/31/4） 。 3.1.1 型腔尺寸計算 尺寸 公差值 /mm 計算 5 14 0.38 Lm+0z =(1+0.65%)X14-0.75X0.380+0.127=13.8060+0.127 3.5 0.26 Lm+0z =(1+0.65%)X3.5-0.75X0.260+0.087=3.32770+0.087 51 0.12 Hm+0z =(1+0.65%)X51-2/3X0.12 0+0.040=51.24150+0.040 3.1.2 型芯尺寸計算 尺寸 公差值 /mm 計算 8.5 0.26 lm-0z =(1+0.65%)X8.5+0.75X0.260-0.087=8.750-0.087 40 0.16 Hm-0z =(1+0.65%)X40+0.75X0.160-0.053=40.380-0.053 3.2 成型零部件的強度與剛度計算 (1)剛度校核 max=EJph84 =3423Elsph化簡得出 s 1.1534Eph 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(nèi)單位面積熔體壓力 根據(jù)查表結果得出 E=2.06 105 Mpa =0.05mm P取 30Mpa,代入計算得出結果 191.1534Eph ，成立故能滿足其剛度要求。 (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( )12p- 成立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 1)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(zhì)量要求 6 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(jīng)驗公式計算 n=0.8 W=n A/30 1mm t=0.8 =0.8 1.3=1mm W-側向澆口之寬（ mm） A-型腔一側表面積（等于 v/t） (mm) T和 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 2 6，內(nèi)壁粗糙度 Ra取 1.6m。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(jīng)驗分流道的直徑 d可取 4 6mm。 7 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(jīng)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(jīng)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 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 8 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(chǎn)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 5pbL4/32EB1/3 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 ； 允許的變形量 (mm) ； h 5X20X72X964/32X2.06X105X250X0.061/3 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 1984 5.2 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 16*50*25 GB/T4169.4 1984，導柱的材料為 T8，淬硬到HRC5055 ； 該模具 導套為直導套 16*25 GB/T4169.3 1984， 導套的材料為 T8，淬硬到 HRC5055 。 6 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9 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(diào)節(jié)水溫、水速來滿足要求。 10 8.選擇注射機型號 1） 初選注射機 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 cm 粗略計算澆注系統(tǒng)重量 Mj=Vj 30 g 總體積 V塑件 =934.56+2527.95 = 3.3925 cm 總質(zhì)量 M= 3.3925 1.05 36 g ABS的密度為 1.03 1.05g/cm。 滿足注射量 : V機 V塑件 /0.80 式中 V機 額定注射 (cm) V塑件 -塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（ cm） V機 = V塑件 /0.8 4.3cm 或滿足注射量 M機 M塑件 /0.8 M機 = M塑件 /0.8=4.5g 注射壓力 P注 P成型 11 查 模具設計指導表 6-5 ABS塑料成型時的注射壓力 P成型 =70 90Mpa. 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=30Mpa F 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 2mm PF= 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 mm 2)選標準模架 A3 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