转笔刀壳体注塑模具设计设计说明书毕业论文文档

需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）卷笔刀注塑设计摘要本文涉及转笔刀注塑模型的设计，设计过程参照相关国家机械行业标准，在零件的制造、装配及相关标准件方面都严格按执行相应规范，设计过程中涉及机械设计、塑料成型模型及成型工艺、高分子材料等资料。首先，本文对转笔刀的结构特点、材料选用、材料性能及成型工艺特点进行分析，选择合适的塑料材料。其次，本文对转笔刀注塑模具的结构进行设计，设计内容包括分型面的设计、定位机构的设计、合模导向及脱模机构的设计。最后，进行相关模具设计计算，其中包括脱模力、冷却系统参数、成型零件尺寸等的计算。关键词：ABS，注塑模具，转笔刀；校核Rotary knife injection molding desingAbstractThis paper deals with the design of the injection model of pencil sharpener. The design process refers to the national machinery industry standard of the government. The manufacturing, assembly and related standard parts of pencil sharpener are strictly in accordance with the corresponding specifications. The design process involves mechanical design, plastic forming model, forming process and polymer materials.Firstly, the structure characteristics, materics of pencil sharpener are analyzed, and suitable plastic materials are selected.Secondly, the structure of injection mould for pencil sharpener is designed, including parting surface design, positioning mechanism design, clamping guidance and demoulding mechanism design.Finally, the relevant die design calculation is carried out, including the calculation of demoulding force, cooling system parameters, forming parts size and so on.Key words: ABS, Injection Mold, Pencil Sharpener; CheckVI需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）目录1 绪论11.1塑料模的功能11.2我国塑料模现状21.3国外塑胶模具的发展状况41.4设计的内容42 转笔刀工艺分析62.1转笔刀零件产品图62.2转笔刀结构分析62.3转笔刀几何尺寸设计62.3.1壁厚62.3.2脱模斜度72.4转笔刀的基本特性73转笔刀材料的性质及成型工艺特点93.1转笔刀材料的性质93.1.1 转笔刀成型加工93.1.2 转笔刀材料的性能103.1.3 转笔刀材料的结构113.1.4 转笔刀材料的物理和化学性能指标114 注塑机的型号及参数校核124.1注塑机型号124.1.1注塑量的计算124.1.2锁模力的校核134.1.3注塑机型号的初步确定134.2 校核注塑工艺参数154.2.1最大注塑量的校核154.2.2校核注射压力154.2.3校核锁模力154.3 校核模具安装尺寸154.3.1校核喷嘴尺寸154.3.2模具外形尺寸校核164.3.3模具厚度校核164.4开模行程的校核164.5分型面选择175 浇注系统185.1主流道设计185.2分流道设计195.3浇口设计205.4冷料井设计206 成型零部件及合模导向定位机构216.1成型零件工作尺寸的计算216.2成型零件工作强度的计算226.2.1型腔壁厚的计算226.2.2底板的厚度校核226.3导柱的设计236.4导套和导向孔的设计247 脱模机构247.1对脱模机构的要求247.2脱模力计算247.3推杆复位装置247.4推件机构的设计257.5侧孔脱模258.6侧向抽芯机构主要参数的确定257.6.1抽芯距S267.6.2斜导柱倾斜角267.6.3斜导柱直径d267.6.4斜导柱的总长度267.6.5抽芯力计算278 温度调节系统288.1加热系统288.2冷却系统268.2.1设计原理268.2.2冷却水孔排列方式288.3冷却水道计算299 总结31参考文献32致 谢34毕业设计（论文）知识产权声明35毕业设计（论文）独创性声明36需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）主要符号表 型腔最大容量 注射机注塑量容积 注塑系数 模具零件公差 收缩率 弹性模量 塑料制品公差 凸模截面周长 型腔侧壁最大变形量 抽芯距 包紧力 冷却水密度 摩擦斜度需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）1 绪论1.1 塑料模的功能模具是通过将实事先选取的材料经加热后利用机器注入到其中，利用内部的形状加工成型指定的制品的工具。根据选用不同种类的材料，不同形式的加工方法，一般将模具分为金属冲压，塑料，橡胶，金属压铸，玻璃等几大类。本次设计主要将主要介绍塑料模具类型和功能，通常情况下把塑料模具分为注塑生产和吹塑生产，这两种模具都和我们的生活有着不可分割的关系，宿舍中的大桶水瓶，可口可乐瓶子等等都是通过吹塑模具生产的。图1-1 水桶吹塑模具注塑生产的模具在日常生活中提现的更为明显，汽车保险杠，大型彩色电视机以及全自动或者是半自动的洗衣机外壳，齿轮齿条，手机内饰件等都是利用注塑模具生成的，通过我们这些模具从业人员的不断研究，通过模具生产的零件将会不断的出现在军备武器的制造、农耕机器、生活用品的行列中。为了生产这些塑料成品就必须设计与成品对应的模具，根据需要设计成品的毛坯材料，生产批量以及产预算之后，才能确定塑胶模具的生产工艺，模具零件的加工和装配精度直接影响了塑件产品的表面粗糙度和尺寸精度。25需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）首先，模腔数量级形状、主流道和分流道尺寸、分型面的选择、成品表面粗糙度的高低、冷却装置的设计、浇口的形状及尺寸、模具排气方法的选择、塑件生成之后顶出方式是否合理，顶出系统在设计时不能顶出壁厚较薄的位置，这样可能会对零件造成损坏，如果是外观件，比如手机壳，键盘壳等零件，就要把顶出位置设计在不重要的位置或者是背面，这样才能保证不影响整体的美观，总总因素正面，在塑胶模具生成中每一个部件和结构的设计都会影响到塑件的尺寸精度，外观和表面粗糙度，所以模具设计从业人员时时刻刻都要考虑塑料模结构设计的是否合理，实际操作起来是否简单，都对加工有着重要的影响。而且，塑料模对塑件制作成本得高低也有巨大的影响，简易模具除外。因为模具设计的制造是一个综合设计的最终表面，通常情况下需要有前期的市场调研，产品开发，模具设计，数控加工，钳工装配等五个重要的环节，其中还需要购买材料，人员调动等细节。模具的合理生产需要设计工程师合理的安排塑件的生产工艺和模具零件的加工工艺，如果能提高模具的精度和使用寿命是21世纪塑胶模具生成的重要任务，如果要增强模具的精度和使用寿命首先需要安排合理的生产工艺，然后使用精度更高的CNC加工机床，合理安排模具的热处理工艺，提供模具耐磨性和韧性，只有更先进的模具才能产出更优秀的作品。塑料模是塑料制品生产的基础，这句话的深刻含义，正在渐渐为人们所理解，模具设计行业被称为工业之母，其实就是模具设计行业的起点不高，任何人只要经过专业的塑胶模具培训，大概是两个月的时间就可以做一些简单的模具，但是我国一个制造大国，大型模具的制造水品，在这个制造为主的时代，常常被视为是一国国力的体。1.2 我国塑料模现状塑胶模具是生产卷笔刀外壳零件制品最重要的方式之一，具体可以分为注塑成型模具，吹塑成型模具等，本次设计主要介绍注塑成型模具。在过去的50年里，中国的注塑模具主要分布在沿海地区，其中水平较高的地区有：深圳，广州，青岛等部分地区。从塑胶模具产品带来的经济效益上来讲，模具的设计有出口模和国内模两种类型，其中出口模标准比较严格，产品的加工精度和模具的产品进度也会比较高。从模具的结构形式上来判断，模具结构一般为机壳模具和汽车模具两种。刚入行的新人一般都在从事机壳模具，主要是包括某种设备的外壳，卷笔刀外壳等结构简单，精度较低的模具产品，汽车模具一般有汽车的内饰，把手等结构，这种类型的模具精度比较高，零件结构复杂，再塑胶模具设计中是带来经济利益最高的一种模具。翟国泰,胡海朝,张建新.基于Moldflow与Abaqus的注射成型及模具结构联合仿真分析中提到1，再珠三角，长株潭，长三角等地区存在着大大小小近万家模具加工工厂，大的企业比如富士康和比亚迪等，小的企业就是个人的加工作坊，每年可以贡献GDP400亿元，从事模具设计，模具开发，模具装配合模具加工等专业的人员有60万人，更多的企业开始改革创新，开始研发精度更好，寿命更长，结构更加复杂的高档模具，但是我们国家的模具生产和设计水平还是低于国际最高水平的。在活动接触座浇口优化设计中的应用中提出2能提供高质量、低价格、多品种产品的制造策略已经成为关键的竞争因素。消费者希望有最短的运输时间和最先进的产品；企业也必须不断创新，缩短市场响应时间。因为模具的生产和设计是一个综合类型的设计，不仅仅有模具设计，还有前期的产品开发，后期的数控加工，每一个环节都是影响模具设计的关键因素。随着数控加工技术再模具制造行业的普及，模流分析和优化软件的普及，复合加工技术和高速加工技术的运用都使得模具行业有了明显的技术提升。我们国家的模具生产和设计能力主要体现在以下几点：大型模具中的：汽车保险杠，大型彩色电视机以及全自动或者是半自动的洗衣机外壳。精密模具中的：齿轮齿条，手机内饰件等。复杂模具中的：双色模具，多色模具，热流道模具等等。虽然我们国家的模具设计行业总结水平较低，高精度的加工装备还是没有完全普及，多数模具设计企业并没有专业的研发团队，但是我们每年都有20亿美元的出口额，所以我们国家的模具设计行业前景一片大好。1.3 国外塑胶模具的发展状况 国外的塑胶模具发展的比较好，是因为欧洲美国等国家比较早的开始了工业革命，并且最先研制出CAD制造软件，比如德国西门子公司的UG软件，就可以进行模具设计，模具编程加工和有限元分析，并且可以出加工图纸。或者是CAD软件，就是专业绘制平面图纸的软件，还有PROE软件等等都是欧洲美国等国家开发的。我们国家目前普及的制图软件只有CAXA。所以在软件制图和设计方面还是有一定的差距的。并且欧洲美国等国家的数控加工机床精度比较高，现在中国流行的西门子数控加工系统，三菱数控加工系统，法兰克数控加工系统都是德国和日门的系统，我们的数控加工机床大多数也是进口德国和日本。现在出现的有限元分析技术也是来自欧洲美国等地区，可以利用有限元分析技术分析模具在真正开模的时候会不会出现问题，这样可以减少不必要的生产成本和设计成本。总的来说，我们国家的模具行业起步较晚，并且专业的模具设计软件也是购买国外的版权，较为精密的数控加工机床也是依靠进口，但是我们国家的模具公司也在研发属于我们自己的高精度，高寿命的模具，国外先进技术的涌入使得模具行业在国内发展迅速3。在模具行业中塑料模具占比近1/3。随着建材、玩具等行业的快速发展，塑料模具行业占比将会越来越大，依此势头发展，塑料模具有望处于整个模具行业的领导地位，尤其是电器行业，随着家电产品的需求增大，家电模具的市场潜力巨大。所以我们有理由相信，我们国家的模具设计行业会越来越好。1.4 研究内容本次设计主要完成了卷笔刀的塑胶模具设计，首先通过查询网络资料，了解到塑胶材料成型的基本概念和设计流程，明确塑胶材料成型对于机械制造行业的重要性等内容，为了完成这次设计，我需要做以下内容：1：绘制UG三维模型2：完成三维模型的缩放和拔模3：绘制CAD产品图4：确定模具分型面5：确定型腔布局6：进行UG分模7: 调入标准模架8：设计浇筑系统9：设计冷却系统10：设计顶出系统11：设计垃圾钉等细节12：导出CAD装配图，在绘制CAD的模具装配图时，需要注意很多细节比如明细栏的填写，需要明确的区分出标准件和非标件，如果是标准件必须填上国标号。模具图每一个零件都要拉出相应的序号。以及抛面线的正确使用，机械制造公差的正确标注，都是在出CAD装配图时必须要注意的细节。13：绘制CAD零件14：编写设计说明书，并且根据要求排版，word排版是每一个从事机械制造行业或者是大学生必须具备的一个基础技能，因为word是一个常规的办公软件，而论文的排版只是用到word功能中的一小部分，所以每一位同学都应该具备word排版这个最基本的能力。需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）2 转笔刀工艺分析2.1 转笔刀零件产品图由于本次设计分到的卷笔刀结构比较复杂，通过参考肖允鑫.基于UG的塑料模具快速设计二次开发的研究4中的作用可以知道UG可以锻炼学生的设计能力，空间想象能力和学习兴趣。卷笔刀的主体是一个矩形结构腔体，腔体内部设计内孔和凹槽特征，利用UG建模得到三维模型。图2-1 转笔刀产品图2.2 转笔刀结构分析卷笔刀外壳产品就是整个卷笔刀产品中最重要的组成部分，本身不需要很高的精度但是作为外观件，自身的表面粗糙度要高，精度等级为MT5级。2.3 转笔刀几何尺寸设计2.3.1壁厚塑胶模具和冲压模具，都不能够对较厚的产品进行制造成型，这和模具的成型性能有关。以冲压模具为例，压力机一般不对超过三毫米以上的产品进行冲压，注塑模具也一般不对超过三毫米的塑件进行注塑，因为材料在经过高温冷却输入到注塑机内，然后进行运水的冷却，然后顶出成型是一个很快的过程，需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）如果材料太厚，就不能够完全的冷却成型。所以本次设计卷笔刀壳体的壁厚为0.6mm。2.3.2脱模斜度零件本身就是90度的，很少有产品设计工程师在设计产品的时候将一个产品设计锥度的，除非产品本身就要求那样。那么是90的产品，如果进行脱模，就会完全和模具的型芯或者是型腔进行贴合，没有一点间隙是无法进行脱模的。所以在模具设计的过程中，就会出现一点拔模斜度，这个斜度不能超过3，因为如果超过3，就会偏离这个产品的功能。所以本次设计卷笔刀壳体，拔模斜度为1。2.4 转笔刀的基本特性李桂金,匡唐清,金凯.基于随形水路技术的带把双色水杯注塑模具设计5表1.1，各种塑胶原料名称，性能及注塑参数，可以知道ABS的名称是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料，材料密度是1.05，材料熔点是110，注塑温度是180到270度，注射压力是70到120MPA，零件的收缩率是0.4%到0.6%，一般取0.5。通过参考黄金霞, 马振航, 孟凡忠 2015年ABS树脂市场分析6可以知道ABS材料的使用率是很大的，每年在亚太地区可以使用1115万吨，用ABS材料，注塑成型的产品，具有较好的光泽，产品本身没有味道具有较好的耐油耐水性能，而且使用起来还很环保，没有任何的毒性和刺激性的气味，诸如我们日常实用的饮料瓶，鼠标的外壳，数码相机的电池外壳等都有使用ABS，所以大多数行业的产品都会选择这种材料。表2.1为ABS材料的工艺参数。表2.1ABS材料的工艺参数注射机类型螺杆式螺杆转速30-60r/min模具温度50-70注射压力60-100Mpa保压压力5-10Mpa冷却时间5-15s周期15-30s后处理方法红外线烘箱温度70时间0.3-1h备注原材料应预干燥0.5h以上需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）3 转笔刀材料的性质及成型工艺特点3.1 转笔刀材料的性质3.1.1 转笔刀成型加工1.转笔刀材料的性质：1）如果转笔刀零件选用ABS材料那么在转笔刀零件的外表面不会出现明显的熔点应为在120-180转笔刀零件会成熔体。2）转笔刀零件在300C以上会进行分解，所以热稳定性能很好。同时他也会发生降解反应，在充满惰性气体的条件下并且在受热的环境下会发生反应。3）在零件升温或者降温都比较容易因为材料的热导率较高。4）转笔刀材料使用ABS它属于牛顿流体；在温度和剪切速度下会让它的黏度发生变化熔体黏度适中。并且具有良好的流动性，便于加工。转笔刀加工时不用太过干燥；（特殊要求下应满足70-80以下，时间干燥1.5小时）故材料缩水率比较低。转笔刀零件在加工时会产生内应力，如何消除应满足具有合理的模具结构、对转笔刀进行更正设计、并且在适当的工艺条件下，除此之外还需要对转笔刀进行6585热风循环或热水中13小时热处理。2.转笔刀的加工方法：1） 注塑：一般选用普通注塑机，转笔刀厚度为2.3-3mm，极限流动长度与厚度的比值应在200：1。在转笔刀的设计中，它的脱模斜度不小于1，加工排气槽时应该留有0.03mm以上的深度，并且上下两模片之间温度要求不得超出3-6。转笔刀必须满足在180-215以下，保持注射压力约为30-150Mpa，模具温度在70摄氏度以下的注塑工艺条件。2） 挤出：使用普通挤出机就可以进行对转笔刀材料的加工，挤出机的制品一般分为管形材料、棒形材料等形状。挤出成型后，在未对塑件拉伸状态下，材料的强度低、脆性大，而在材料经拉伸后能够提高透明度、强度、光泽及韧性。加工时一般设定温度在150200之间挤出。需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）3） 发泡成型：一般以ABS为原料加发泡剂进行发泡，发泡剂有化学发泡剂和物理发泡剂两种。发泡剂在材料挤出后直接和ABS混合或在挤出熔融阶段在ABS熔体内将物理发泡剂注入，将气泡挤出、随后进行冷却。发泡制成的塑料泡孔细腻、强度高。3.1.2 转笔刀材料的性能1. 一般性能：ABS是无色透明状颗粒。一般它被称为“发声胶;因为转笔刀的表面会比较坚硬，当它跌落或跳动时，会发出类似金属的声音，它只能断裂但不会发生弯曲，并且在断裂时会在断裂处显示银色。点着材料会发出浓烟和松节油的味道。 ABS的吸水率为0.05，比PE略大些，但不会对转笔刀的强度以及尺寸稳定性产生影响。2. 光学性能：材料最大的优点就是它的透明度，透光率可达88-92，是除过PC和PMMA之外最好的透明塑料品种，被称为三透明塑料。 ABS的折射率为1.59-1.60，但因为折射较大，所以不能用作光学仪器当中。3. 机械性能：ABS伸展到屈服点时就会自动发生断裂，所以他不能拉伸。 ABS在所有塑料当中拉伸强度和弯曲强度都是最好的，抗拉强度大约60MPa。反之，冲击强度小，不可用于工程方面，主要性能是脆和硬。 ABS耐磨性差，通常耐蠕变。 ABS的机械性能受温度的影响很大。4. 热性能：ABS长时间只能在60-80的温度范围内使用，所以它的耐热性能比较差。 同时ABS的耐低温效果不佳，脆化温度一般为-30。 ABS不仅线膨胀系数大，导热系数低下，产品不利于和金属插入，因此与金属有很大差异。5. 电气特性：ABS具有优良的电气绝缘性，温度与湿度都不会影响它的绝缘性能;耐电弧性好，适用于高频绝缘材料。6. 环保性能：ABS具有良好的化学稳定性，能抵抗酸，碱，盐，矿物油和低级醇。它可以被许多碳氢化合物，酮类，高级脂肪酸等攻击，并且可溶于芳烃，氯化烃和酯类。 ABS在高温和光照下性能比较差;同时极容易被氧化，所以因放置在阴凉处。但是，ABS具有良好的抗辐射性。需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）3.1.3 转笔刀材料的结构ABS的大分子骨架是饱和的烯烃聚合物，具有良好的电绝缘性，由于其低吸湿性，可以在潮湿的环境中使用7。ABS的侧链是由大量的苯环构成，由于分子结构不规则，所以分子链难以移动，ABS刚性和脆性的产品易产生内应力，导致产品容易开裂，在油或溶剂等介质中使用不良。ABS的侧苯基在空间上以无规则结构排列，导致ABS无法发生反应成为聚合物，因此具有高透明度。然而，近年来快速发展研究出新型ABS具有很高的规律性，但其他性能非常高。结构规律易于发生化学反应所以透明度很低。因为材料分子有苯基的存在，主链中的氢原子容易被活化，长时间放置在室外时，产物变黄并变脆，其容易和空气中的氧发生氧化反应，然而，与此同时，苯基的存在赋予它更高的耐辐射性，并且其性能在106Gy辐射剂量下基本没有变化。3.1.4 转笔刀材料的物理和化学性能指标比重：1.05g / cm 3成型收缩率：0.5特点：拥有优良的电绝缘性（特别是高频绝缘），表面看起来透明没有颜色，透光率在同类型材料中极高，防水性能，化学稳定性，一般易碎且强度比较高，容易产生内应力造成制品表面开裂，不耐有机溶剂等介质。成型特性：1. 无定形材料，因为吸湿性小，无需满足干燥，材料不易分解，但热膨胀系数大，易产生内应力。它具有良好的流动性，可以用螺杆或柱塞式注塑机模塑。2. 使用加高材料温度，提高模具温度，降低注射地压力和延长注射地时间，从而减少内应力产生，防止收缩和变形。3. 可以用作各种的浇口，并且浇口与塑料部件的圆弧相互连接，以避免在移除浇口时损坏塑料部件。塑料部件具有匀称的壁厚，优选地没有插入件。如果含有插入物，则应先预热。需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）4 注塑机的型号及参数校核注塑机是模具的载体，具体工作原理比较简单，这种设备的操作也是比较简单的。首先供货商提供的ABS毛坯料是颗粒状的，购买过来首先就要进行烘干，然后在倒入图5.1中的料斗里面，当料斗连接加热装置将颗粒的ABS材料融化成液体的。这个时候马达会推动螺杆把液状的ABS材料注射到模具内部。这样就是为什么有人称为注塑模具也有人称为注射模具的原因。ABS注射到模具内部是可以自动冷却的，但是要提高生产效率和生产量，所以设计冷却系统会加速材料的冷却。模具冷却之后就需要后面的脱模结构顶出模具。4.1注塑机型号4.1.1 注塑量的计算参考李家浩，王浩主编的注塑模具课程设计指导设计说明书8通过计算塑胶质量等要求选择注塑机型号，选择注塑机时需要注意注塑容量，开模行程等参考的比较。首先在UG软件中测量卷笔刀壳体的体积为，根据胡智清,周全,熊建武主编的仿真步枪枪托机械式自动脱模机构及注塑模具设计9表1.1，各种塑胶原料名称，性能及注塑参数，可以知道ABS材料密度是，计算产品的质量如下。计算卷笔刀外壳模具流道的体积与质量 (4.1)假设本次设计选择一模四腔，模具工作一次需要的材料总体积计算如下： (4.2) 模具工作一次需要的总质量计算如下： (4.3) 需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）4.1.2 锁模力的校核在高压条件下塑料熔体填充空腔时，模具会产生力沿着分型面分离模具。模具形成力的大小等于塑料部件和浇口系统在分型面上的投影面积和型腔中的压力。 在产品方面，模具膨胀力必须小于注塑机的额定夹紧力。 根据经验，塑料熔体向型腔的成型压力Pc（MPa）为20-40MPa，转笔刀的流动性良好。型腔的平均压力为35MPa。确定好型腔平均压力Pc，对注塑机的额定锁模力进行校核。首先确定模具的分型面投影面积。 (4.4) 4.1.3 注塑机型号的初步确定产品生产类型为大量生产，塑件的精度等级为级，设计模具每一次开模可以生产出四个产品，每个产品的质量为1.35g，每次加工的总质量为3.4g，选择注塑机型号为HTF80XB，主要资料参考注塑模具课程设计指导书附录C，注射成型机及注射成型的工艺参数，所有如表4.1所示。表4.1 注射机型号和规格以及各参数型号单位80A80B80C参数螺杆直径mm343640理论注射容量cm3111124153注射最大重量g101113139注射最大压力Mpa206183149注射工作范围mm122螺杆的转速r/min0220料筒加热功率KW5.7锁模力KN800拉杆内间距(水平垂直)mm365365允许最大模具厚度mm360允许最小模具厚度mm150移模工作范围mm310移模开距(最大)mm670液压顶出工作范围mm100液压顶出力KN33液压顶出杆数目PC5油泵最大电动机功率KW11注塑机油箱最大容积l200机器尺寸(长宽高)m4.31.251.8机器地重量t3.22最小模具尺寸(长宽)mm2402404.2 校核注塑工艺参数4.2.1 最大注塑量的校核注塑机的最大注射容量要大于产品的体积。 (4.5) 本次设计选择的注塑机最大注射量为93，完全大于6.46，设计可以满足生产要求的，4.2.2校核注射压力注塑压力的计算公式为： (4.6)其中卷笔刀外壳的成型压力，注塑机的最大注射压力，对比之后，可以满足设计要求。4.2.3校核锁模力塑胶产品的锁模力计算公式如下： (4.7)设计产品数量n=4，设计分型面和浇筑系统的投影面为，设计型腔的压力为35mpa，计算得到锁模力为63.35kn，但是注塑机的锁模力为800KN，对比之后，可以满足设计要求。4.3 校核模具安装尺寸4.3.1 校核喷嘴尺寸本套模具设计喷嘴球面半径为SR=3mm，所以SR=3+0.5=3.5mm。浇口套圆锥孔的小端直径d应该大于喷嘴内孔直径，即在这次设计的过程中注塑机的喷嘴的球面半径大小为3mm，因此可以得到SR=3+0.5=3.5mm，浇口套的小端直径要大于喷嘴内孔直径，它们之间的关系式为 从注塑机的参数知道喷嘴内孔直径大小为3.5mm，因此 d=3.5+0.5=4mm。4.3.2 模具外形尺寸校核模具的外形尺寸要小于注塑的拉杆型材，就是要求保证模具能正确的放置在注塑机的内部，并且在注塑机的内部能够合理的开模，本次设计所选择的的注塑机拉杆尺寸为，模具的尺寸为，对比之后可以满足设计要求。注塑模具的尺寸应小于注塑机工作表面的有效尺寸。 模具的长度和宽度的尺寸。4.3.3 模具厚度校核实际使用的模具厚度与注塑机所允许的安装最大模具厚度和最小模具厚度之间要满足以下条件： (4.8)在设计中模具的厚度Hm=240mm，而所选注射机所允许安装的最小模具厚度150，最大模具厚度360，所以完全符合要求。4.4 开模行程的校核 (4.9)产品加工加工完成之后，开模取出工件，就计算公式如下: 其中S=310mm是注塑机的最大开模距离，公式大于等于关于成立，开模行程是复合要求的。4.5分型面选择通过参考王臣松，景许，杨世通的注射模分型面设计原则及实例10可以知道分型面的选择一般有几个规定的位置，也就是所谓的设计原则。1： 一般分型面在选择的时候，尽量选择塑胶产品的最大外轮廓。2： 尽量在模具开模之后，将产品留在后模的位置，因为后模会设计顶针，如果产品留在后模，哪怕是粘在后模上面，可以利用顶针顶出，而这是一个常规的设计技巧。3： 首先要保证分型面的设计不能够影响这个产品的外观，尤其是外观件11比如说：手机壳，电脑外壳，是不能够将分型面设计在外观的位置上面的。4： 分型面的设计要有助于这个模具的排气，如果这款模具不设计排气，那么一般就会利用分型面排气。在设计卷笔刀壳体的分型面时使用的分型面结构为单分型，将浇注系统设计在动模位置，动模移动之后浇注系统凝料及卷笔刀壳体从推杆中脱出。这样就参考第一点：一般分型面在选择的时候，尽量选择塑胶产品的最大外轮廓。由于塑件比较规则，选用的塑件的分型面选择在卷笔刀壳体的最大截面处，如图4.1所示为塑件的分型面的选择。图4.1 分型面示意图需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）5 浇注系统塑胶模具浇口类型基本都是固定的，一般情况下可以选择侧浇口，潜浇口，直浇口，护耳浇口，点浇口等类型12，根据不同的材料和模具形式来选择不同的浇孔。本次设计颈椎支架注塑模具准备将浇口设计在分型面上，通过参考塑胶模具课程设计指导书表2-7常见浇口形式及特点可以知道侧浇口结构为矩形结构，加工方便，可以利用数控铣床加工得到。浇筑系统的主要结构如图5.1所示。图5.1 浇注系统5.1 主流道设计主通道是将注塑机的喷嘴连接到分支通道的部分，通常在与注塑机的喷嘴相同的轴线上，并且具有带有一定锥度的圆形横截面。主流道路的设计要求如下：需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）1） 主通道是圆锥形的，以便于从主流动通道中拉出胶合和塑料熔体的膨胀13。转笔刀采用流动性好的塑料，锥角为2-4。流速减慢，涡流容易形成。设计的锥角为3。2） 主通道的大端设计为圆形，其半径通常为1-3mm，以减小流动转向时的阻力。设计半径为1毫米。3） 在塑料部件形成良好的条件下，主通道的长度应尽可能短。否则，主通道的总量将增加，并且压力损失将增加，使得塑料熔体将被过度冷却并影响注射成型。4） 为使熔融塑料从喷嘴完全进入主通道而不溢出，主通道应与注塑机的喷嘴紧密连接，主通道支座设计为深度为半球形的凹坑3.5毫米。5） 由于主通道反复接触并与高温塑料熔体和喷嘴碰撞，主通道部分设计成可拆卸的主浇道浇口，用于使用优质钢进行单独加工和热处理，定位环和主通道同时浇口套管是单独设计的。6） 主流道是注塑模具图最先和注塑机结构的位置，所以在设计尺寸时要充分考虑注塑机的喷嘴尺寸。通过参考塑胶模具课程设计指导书主流道的设计过程可以知道主流道需要设计锥度，本次设计锥度取，因为主流道经常与注塑机接触，很容易损坏，所以在设计时需要选择耐磨性较好的材料，并且进行淬火，正火等常见的热处理来增加耐磨性14，选择材料的时候还要重复考虑模具的生产成本来选择材料，最常见的模具材料有45#和T10A等。7） 主流道的尺寸参考图表详解塑胶模具设计技巧表3.3流道设计和举例分析，可以知道在塑件材料为ABS时，可以选择主流道直径为，综合考虑设计主流道与注塑机接触的小端直径为2mm，与注塑配合的球面半径为SR3.5mm。5.2 分流道设计分流道的设计具体可以分为第一分流道和第二分流道设计，分流道结构对称是设计分流道的重点要素,确保对称的两个型腔，可以同步注满塑胶。避免出现左边的型腔已经注满，右边的型腔才注塑一半的情况。后续的冷却系统和顶出系统工作起到保证作用。5.3 浇口设计本次设计卷笔刀外壳注塑模具准备将浇口设计在分型面上，并且从卷笔刀外壳零件的外侧进胶所以选择铰孔的形式为侧浇口，通过参考塑胶模具课程设计指导书表2-7常见浇口形式及特点可以知道潜伏浇口加工方便，可以利用数控铣床加工得到，零件可以使用结构较小的塑件。5.4 冷料井设计冷料井设计原则:一般情况下，主流道冷料井的直径为5-6mm，深度为5-6mm。冷料井的尺寸可以适当的加大时，塑件理应加大。对于分流道冷料井，它的长度为1-1.5倍的流道直径。冷料井：储存因熔体与低温模具接触而在料流前锋产生的冷料而设置的通常位于与主通道相对的可动压板上，或位于分支通道的末端。 冷料井的功能是将冷料储存在料流的前部15，以防止冷料进入型腔并形成冷接头; 主流中的集团被拉出以促进脱模。 如图5.2所示图5.2 冷料井示意图需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）6 成型零部件及合模导向定位机构任何材料都会有一种热胀冷缩的性能，只不过这种性能在塑胶产品上面，体现的更强烈一点16，所以在选择材料为ABS时需要根据标准设计材料的收缩率，通过参考塑胶模具课程设计指导书表1-1各种塑胶原料名称，性能及注塑参数，确定材料的收缩率为0.5%。，6.1 成型零件工作尺寸的计算1）凹模有关尺寸的计算长度 (6.1) 宽度 深度 (6.2) 2）凸模有关尺寸的计算 长度 (6.3) 宽度 深度需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等） (6.4) 6.2成型零件工作强度的计算6.2.1型腔壁厚的计算计算公式为 (6.5) 侧壁变形量的计算公式 (6.6)通过计算得出，b0.6mm，在UG软件中测量功能得到型腔的壁厚为0.8mm，模具型腔的壁厚大于最小的壁厚，所以型腔壁厚符合要求；6.2.2 底板的厚度校核按照刚度计算底板厚度的公式为 (6.7)计算得出底板厚度为13.683mm，满足使用要求，在该模具中动模板厚度为70mm，且型芯的深度为35mm，所以底板厚度为35mm，大于计算底板厚度。所以该模具的动模板符合要求。需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）6.3 导柱的设计导柱的设计首先需要保证长度方向的要求，倘若导柱太短就无法与导套进行配合，反之如果导入太长就会高出凸模具会对模具进行装配造成影响17。导柱形状一般为圆柱结构或者圆锥结构，因为导柱经常开合，在选择材料的时候选择导柱的材料为T8钢，导柱表面进行淬火，从而提高材料的硬度。6.4 导套和导向孔的设计导套需要与导柱进行配合，一般情况下只有无肩导套和带肩导套导套两种类型，本次设计的漏斗零件，结构简单，尺寸精度和表面粗糙度都没有具体的要求，所以设计导套的类型为无肩导套。为了方便导柱进入，设计导套结构为通孔结构，由于通孔可以保证空气流通，假如设计盲孔就会造成导柱通过时有阻力18。设计导套的材料为T8A钢，进行表面淬火，从而提高材料的硬度。导柱和导套的配合使用H7/h6进行过度配合。在设计时，导柱一般都是模架自带的，不需要进行特别的设计，使用UG自带的模具库就可以得到。1） 导柱与导套的配合为间隙配合，方便拆卸更换，公差配合为H7/f7。2） 合模时，应保证导向零件先于型芯型腔接触。3） 由于塑件通常留在动模，所以为了方便取出，导柱通常安装在定模上。30需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）7 脱模机构7.1 对脱模机构的要求零件完成冷却之后就要将产品顶出来，这样就完成了，产品从塑胶材料到成型的一个周期，设计脱模机构可以实现模具的自动化生产。一般情况下都会把模具留在凸模边，因为只有凸模才会设计顶出结构，哪怕模具粘在了模具上，也可以利用顶出结构顶出商品19。所以在设计顶出结构的时候需要充分考虑到模具可能会粘在模具上的位置，针对性的设计顶出结构能达事半功倍的效果19。7.2 脱模力计算 (7.1)其中 (7.2)其数据与制品的几何特点及塑料性质有关，一般可取8-12Mpa此处取10Mpa。 所以7.3 推杆复位装置 推杆复位装置是通过推动推杆板从而实现推杆复位的，推出机构可以多种方式复位，其结构如图7.1所示。需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）图7.1 推杆复位机构7.4 推件机构的设计顶出系统在设计时不能将壁厚较薄的位置顶出，这样零件可能会造成不必要的损坏，如果是外观件，比如手机壳，键盘壳等零件，就要把顶出位置设计在不重要的位置或者是背面，这样在保证不影响整体的美观条件下将其顶出，由于顶针经常运作，如若损坏就要及时维修或者更换，所以在设计时首先需要考虑留有间隙更换方便，加工方便等要求20。本次设计的漏斗零件壁厚基本一致，结构比较复杂，可以使用推杆推出，参考图表详解塑胶模具设计技巧图7.2顶针机构的基本形式，设计结构如下；图7.2 推杆布置图7.5 侧孔脱模本次设计卷笔刀外壳产品的时候，因为侧边有内孔，内孔的设计方向应与脱模方向相反。就要设计侧向抽芯机构。图7.3侧向抽芯机二维图及7.4侧向抽芯机三维图，设计结构如下图7.3侧向抽芯机二维图图7.4侧向抽芯机三维图7.6 侧向抽芯机构主要参数的确定7.6.1 抽芯距S (7.3)本次设计中 S=18mm，所以。7.6.2 斜导柱倾斜角在实际生产中，通常取倾斜角为12-25本次设计选择20。7.6.3 斜导柱直径d斜导柱直径计算公式为 (7.4)本次模具设计中，计算如下：取d为10mm。7.6.4 斜导柱的总长度斜导柱总长度计算公式为 (7.5)7.6.5 抽芯力计算 根据各种因素的影响，脱模力计算力公式如下： (7.6)需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）8 温度调节系统设计模具的产品一般都需要大量的生产,当塑胶原料进行高温熔化由颗粒体变为液体喷射入模具内部的时候，就需要模具能够快速的将液体能化为固体21。这个时候就需要设计冷却系统来提高模具的固化速度。8.1 加热系统ABS的成型温度为200，模具温度为4080。 由于模具要求低于80，因此不需要加热装置。8.2 冷却系统8 .2.1 设计原则为了使产品保持高效并且良好的质量，设置合理的冷却系统是模具设计中必不可缺的一步。模具的冷却成形芯和模腔部分的冷却两部分组成。设计采用最常用的冷却装置之一冷却水箱22。冷却水箱一般位于型芯和型腔内，型腔整体的温度会通过冷却水改变，实现塑料件的快速冷却的目标。冷却水箱的设计必须合理。冷却水箱的直径，中心距离和腔壁的距离必须都要与与腔壁保持一定距离，并且进水口和出水口之间的温差应着重考虑。冷却系统设计的主要原则是：1.冷却水通道的设置。活动模具和腔体的周围应均匀地布置冷却水通道，使塑件所有位置都保持一致的收缩率，不必仅布置模具的可动模具或固定模具侧面23。否则，模具当高压侧的温度低时，造成冷却时温度低。2.冷却水孔的设置。冷却水孔的间距越小，直径越大，冷却效果越好;3.水孔与相邻空腔之间的表面距离应该一致。4.一模多腔中应将大制品对角排位，以满足模具排位中的模具热平衡和压力平衡的要求。 8.2.2 冷却水孔的排列形式该设计塑料部件属于中深度壳体支撑结构。 它可以在固定模腔的恒定距离处钻孔。 由于可移动的插入件，可移动模具他可以通过芯的中心放入管中。 进38需要全