田春锋笔套塑料模具设计

紫琅职业技术学院毕业设计题 目：笔套塑料模具设计副 标 题：学 生 姓 名：田春锋所在系、专业：机电工程系模具设计与制造班 级：模具3082班指 导 教 师：钱军日 期：2011年5月I目录摘 要近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所占比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。笔套注塑模具设计的产生无论是在生产量还是在生产效率上，都有极大的提高。注塑成型的模具生产质量高，效率快，符合现代企业的要求。塑料制品节约了成本，环保耐用，而且价格低廉，符合人们的生活需求。关键词：塑料 模具 注塑成型 设计I 目 录摘 要I目 录I1、拟定成型工艺的结构形式11.1塑件成型工艺性分析11.2分型面位置的确定11.3确定型腔数量和排列方式11.4模具结构形式的确定21.5注射机型号的选定22、浇注系统的设计32.1主流道设计32.2. 分流道设计42.3浇口的设计52.4冷料穴的设计53、成型零件的设计53.1成型零件的结构设计63.2成型零件的钢材选用63.3成型零件工作尺寸的计算63.4支承板厚度计算74、模架的确定85、排气槽的设计96、推出机构的设计97、温度调节系统的设计9致 谢11参考文献12笔套塑料模具设计1、拟定成型工艺的结构形式1.1塑件成型工艺性分析该塑件是一塑料笔套。塑件壁厚属于薄壁塑件，生产批量很大。材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色。）熔融流动性好，熔融状态稳,可以注射成型。1.2分型面位置的确定根据塑件结构形式，分型面应选在塑料中间部分，如图1-1所示图1-1塑件结构1.3确定型腔数量和排列方式1）该塑件精度要求不高，生产批量很大，塑件尺寸小，可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造费用，设备运转费用低一些，初定为一模四腔的模具形式。2）型腔排列形式的确定因为所用材料为热塑性弹性体，能反复扭曲，有突出的回弹能力，摩擦系数低，可采用强制脱模的方式。因此本设计采用推块推出的强制脱模方法。型腔的排列方式采用单列直排。如图1-2所示图1-2型腔的排列1.4模具结构形式的确定从上面分析可知，本模具拟采用一模四腔，单列直排，推块推出，流道采用非平衡式，浇口采用潜伏式浇口或侧浇口，定模不需要设置分型面，动模部分需要一块型芯固定板和支承板，因此基本上可以确定模具结构形式为A型带推块的单分型面注射模。1.5注射机型号的选定1）通过计算，塑件质量m为2.278g，塑件体积v=m/=2.78/1.2=1.898cm3。流道凝料的质量m还是个未知数。可以按塑件质量的0.6倍来估算。从上述分析中确定为一模四腔，所以注射量为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积及所需锁模力的估算。流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A，在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，A是每个塑件在分型面上的投影面积A的0.20.5倍，因此可用0.35nA未进行估算，所以A= nA+A= nA+0.35 nA=1.35 nA=152.604mm式中A=(/4)d2=0.78512=28.26mmFm=AP型=152.60425=3815.1N=3.8151KN式中型腔压力P型去25MPa(因为是薄壁塑件，浇口又是潜伏式浇口，压力损失大，取大一点)。3）选择注射机根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，可选用XSZY125卧式注射机。见表1-1表1-1注射机主要技术参数标称注射量/cm104模板板量最大行程/mm300螺杆直径/mm30模板最大厚度/mm300注射压力/MPa150模板最小厚度/mm200注射行程/mm160模板尺寸/mm螺杆转速/(r/min)10140拉杆空间Mm260360注射时间/s1.8合模方式液压-机械注射方式螺杆式喷嘴球半径/mm12合模力/N9喷嘴孔直径/mm4最大成型面积/cm360定位圈尺寸/mm1002、浇注系统的设计2.1主流道设计1）主流道尺寸根据所选注射机，则主流道小端尺寸为： d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）=4+0.5=4.5mm 主流道球面半径为 SR=喷嘴球面半径+（12）=12+2=14mm2）主流道衬套形式本设计虽然是小型模具，但为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈还是设计成分体式，主流道长度取25mm，约等于定模板的厚度（见图）衬套如图2-1所示，材料采用T10A钢，热处理淬火后表面硬度为53HRC57HRC。图2-1衬套3）主流道凝料体积q主= =（5.8+5.84.5+4.5）=523.3mm0.5233cm2.2. 分流道设计1）分流道布置形式分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔，因此，采用非平衡式分流道。如图2-2所示： 图2-2 非平衡式分流道 图2-3分流道截面2）分流道长度第一级分流道L1=53.5mm3）分流道的形状截面尺寸以及凝料体积（1）形状及截面尺寸。为了便于机械加工及凝料脱模，本设计的分流道设置在分型面上定模一侧，截面形状采用加工工艺性能比较好的半圆形截面。半圆形截面对塑料熔体及流动阻力均不大，一般采用下面经验公式来确定截面尺寸，即B=0.2654=0.2654=6.98mm根据常用塑料分流道直径推荐值，取B=7mm。H=B=7=3.5mm分流道L1截面形状如上图2-3所示：（2）凝料体积。分流道长度L=141mm分流道截面积A=r=3.1412.25=19.2325mm凝料体积q分=13119.2325=2519.4575mm=2.5195cm（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0.8m1.6m即可，在此取1.6m。2.3浇口的设计根据外部特征，外观表面质量要求比较高，应看不到明显的浇口痕迹，因此采用潜伏式浇口，在开模时浇口自行剪断，几乎看不到浇口的痕迹。1）潜伏式浇口尺寸的确定由经验公式得 d=nk =0.60.272=1.24mm式中A=dhr=3327.2501mmn塑料材料系数取0.6；k塑件壁厚的函数值取0.272；浇口截面形状如图2-4所示浇口先去1，在试模时根据填充情况再进行调整。2）浇口剪切速率的校核由点浇口的经验公式得r=56392.64s=5.63926410 sr为10s10s，剪切速率校核合格。2.4冷料穴的设计1）主流道冷料穴如图2-5所示，采用半球形，并采用“Z”行头拉料杆，设拉料杆固定在动模固定板上，开模时利用凝料对“Z”头拉料杆的包紧力使主流道凝料从主流道衬套中取出。 图2-4浇口截面形状 图2-5“Z”行头拉料杆3、成型零件的设计模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件。在本设计中成型零件就是成型笔套外表面的凹模，成型内表面的凸台型芯3.1成型零件的结构设计1）凹模（型腔）因为凹模结构简单，直接采用数控铣床加工就可以，模具采用整体模板绝部热处理就可。2）型芯型芯由1个直径为10mm圆柱如图3-1所示：图3-1型芯3.2成型零件的钢材选用该零件是大批量生产，成型零部件所选用钢材耐磨性和抗疲劳性能应该良好，机械加工性能和抛光性能也应该良好。型腔选用CrWMn，53-56HRC。型芯因为是采用强制脱模，磨损比较厉害，采用硬度比较高的模具钢Gr12MoV，淬火后表面硬度为58HRC62HRC。3.3成型零件工作尺寸的计算该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算。查有关手册得，塑件公差按SJ1372-78标准中MT3级精度选取。根据相关资料查的ABS的收缩率为0.6%。计算见表3-1表3-1成型零件工作尺寸的计算类别塑件尺寸计算公式工件尺寸型腔的计算12（L）= （1+）L11.94R20R19.7R15.3R15.24R44.1R44.095R1.9R1.82R1.2R1.1240（H）= （1+）H39.87型芯的计算10（l）= （1+）l+ 10.24（h）= （1+）h+ 4.2562.563.3模具制造公差取 。3.4支承板厚度计算支承板厚度和所选模架两垫块之间的跨度有关，根据前面的型腔布置，模架应选在160160这个大范围之内垫块之间的跨度大约为96mm根据型腔布置及型芯对支承板的压力，就可计算得到支承板的厚度，即T=0.54L（）=0.5496（）=21.8mm式中支承板刚度计算许用变形量，=25i=250.97=24.25m=0.02425mm,i=0.35W+0.001W=0.3596+0.00196=0.97m L两垫块之间的距离（约为96）；W影响模具形变的最大尺寸，若圆筒是r或h，若矩形是L；L支承板长度，取160mm;l l4个型芯投影到支承板上的面积。因此，支承板厚度取标准厚度32。4、模架的确定根据型腔的布局来看，型腔分布尺寸为12110，又根据型腔侧壁可知，最小厚度为40mm，再考虑到，导柱、导套及螺钉布置应占的位置和采用推件板推出等各方面问题，确定选用模架序号为3号（160L=160160），模架结构为P4的形式，如图4-1所示。各模板尺寸的确定：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，取厚度为32mm。3）C垫块尺寸垫块=推出行程+推板厚度+推板固定板厚度+（510）=40+30+20+(510)=95100根据计算，垫块厚度C取80mm。上述尺寸确定之后，就可以确定模架序号为3号，板面为160160，模架结构形式为P4的标准模架。图4-1模架结构从选定模架可知，模架外形尺寸：宽长高=160160230.5 模具平面尺寸160160260360（拉杆间距），合格；模具高度230.5，200230.5300合格；模具开模所需行程=62.5.5(型芯高度)+40（塑件高度）+（510）=（107.5125.5）300（注射机开模行程），合格；其他各个参数在前面校核都合格，所以本模具所选注射机完全满足使用要求。5、排气槽的设计该模具是小型模具，排气量不大，但分型面较大，型芯之间存在间隙，可直接利用间隙排气，而且采用的是潜伏式浇口向型腔顶部倾斜，塑料熔体先充满型腔顶部，然后充满周边下部，这样型腔顶部不会造成憋气现象，气体会沿着分型面和型芯与推件板之间的轴向间隙向外排出。因此本设计不单独开设排气槽。6、推出机构的设计推件板推出过程中，为了减小推件板与型芯的摩擦，采用如图所示结构，推件板与型芯间隙留0.2mm0.25mm的间隙，本设计中取0.2mm，并用锥面配合，以防止推件板因偏心而板溢料。7、温度调节系统的设计冷却系统的计算很麻烦，在此只进行简单计算，在单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量，模具温度设为65。1）冷却水的体积流量q=WQ/C()= = 0.0054 m/min式中： W单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料重量(kg/min) ，按每分钟注射10次， 即 14.59721.210=175.03328g/min=0.175kg/minq冷却水的体积流量(m3/min)Q单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量(kJ/kg)，ABS为390kJ/kg冷却水的密度(1000kg/m3) C冷却水的比热容4.187kJ/(kg.)冷却水的出口温度(25) 冷却水的入口温度(20) 2）冷却管道直径 为使冷却水处于湍流状态，查质料取d=25mm。3）冷却水在管道内的流速 由式 v= =1.79m/s 大于最低流速1.66m/s，达到湍流状态，所选管道直径合理。4）冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数查参考文献中的表 取f=6.48（水温为25时），因此 h=3.6f=24521kJ/(mh )5）冷却管道的总传热面积A=0.010122m=10122mm6） 模具上应开设的冷却水孔数 n=2.5（孔） 从计算结果看，因塑件小，单位时间注射量小，所需冷却水道也比较小，但3条冷却水道对模具来说是不可取的。可采用4孔两两并联水道安装在适当位置。9致 谢致 谢经过半年的忙碌，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，本次毕业设计很难按时完成。在这里首先要感谢我的指导老师。他平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。他的治学严谨和科学研究的精神是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。然后还要感谢大学三年来所有的老师，为我打下机械专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成