透明圆珠笔筒注射模具设计与制造工艺【CAD图纸全套】

买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 设计（论文）题目 透明圆珠笔筒模具设计与制造工艺 学 院： 机电工程学院 学生姓名： 马品容 专业班级： 08级模具设计与制造 1 班 学 号： 2008301101 指导教师： 吳永錦 20 11 年 5 月 17 日 毕业设计（论文） 目 录 摘 要 . 1 . 2 1 概论 . 3 2 塑件的设计 . 6 料的材料选择 . 6 . 6 明塑料的注塑成型工艺 . 6 构分析 . 7 艺性分析 . 7 度等级 . 7 3 注射 成型模具的设计 . 8 定型腔数目 . 8 芯、型腔工作部位尺寸的确定于计算 . 8 定分型面位置 . 9 定浇口形式及位置 . 9 腔位置的排布 . 10 步设计主流道及分流道形状和尺寸 . 10 4 标准模架的选用 . 11 腔强度和刚度的计算 . 11 选注射机 . 12 射量 . 12 射压力 . 12 模力 . 12 择注射机型号 . 12 流道衬套形式 . 13 架的选择 . 13 仁尺寸的确定 . 14 凸模版尺寸的确定 . 14 5 合模导向机构的设计 . 15 义 . 15 模导向机构的总体设计 . 15 6 抽芯系统的设计 . 16 义 . 16 抽芯的组成 . 16 响侧抽芯胶力的因素 . 17 抽芯脱模力（抽拔力）的确定 . 17 芯距离的确定 . 17 抽芯机构的分类 . 18 7 推出机构的设计 . 18 出机构 . 18 出机构的设计 . 18 8 温度调节系统的设计 . 20 毕业设计（论文） 义 . 20 度调节对塑件质量的影响 . 20 温度调节系统的要求 . 21 却系统设计 . 21 9 排气系统的设计 . 22 结 论 . 23 参考文献 . 24 毕业设计（论文） 1 摘 要 本说明书是透明圆珠笔筒注射模设计的详细设计过程，包括分析，说明，与计算过程。说明书由九章节组成，主要阐述了此模具设计的全过程。对模具的浇注系统、模具的成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注射机的选择及 有关参数的校核，都有详细的设计说明。 本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，成型难度 较大 ，模具结构较为简单。 它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。 此次 设计以 透明圆珠笔筒 注射模 具设计为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能很好的学习致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。 在设计中除使用传统方法外，同时引用了 用 件排版说明书，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。 【关键词】 塑料材料；塑料成型；参数；透明圆珠笔；有机玻璃 ; 毕业设计（论文） 2 is by of of is It of of in a as to so on a of of be a in of of in in to of In in to UG to 毕业设计（论文） 3 毕业设计（论文） 4 1 概论 模具是工业生产的重要工艺装备，它被用来成型具有一定形状和尺寸的各种制品。模具成型已成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具潜力的发展方向。 毕业设计（论文） 5 尤其是塑料模具，在所有模具的总产量中所占的比例越来越大，对经济的发展起着十分重要的作用。 如今，塑 料模具越来越多地被使用，其原因有两点：首先随着数控加工中心的不断改进和发展使形状复杂的塑料模具被广泛应用成为可能；其次，随着塑料品种的不断丰富，塑料性能的不断改进，及塑料的应用场合越来越多也使塑料模具被广泛的应用。随着模具设计与制造技术的迅猛发展，塑料成型模具将趋向于高效率、自动化、大型、精密、长寿命的方向发展。本设计的主旨是通过设计透明圆珠笔筒模具来阐述塑料模具的设计过程。 本次设计的题目是“透明圆珠笔筒模具设计”，其内容为： 1）学会观察制品，判断制件是否符合塑料件的成形条件，还特别要留意制件影响开模的 细部特征； 2）研究制件的排位方式和进浇方式，画草图确定模具的整体结构，保证结构能循环工作，稳定可靠； 3）在深入研究制件的基础上确定开模的分型面； 4）用 凹模分割出来； 5）进一步完善凸凹模和各细微结构； 6）利用 7）在通过计算调用 适合的模架完成模架设计绘制各组件出工程图； 8）利用 毕业设计（论文） 6 2 塑件的设计 料的材料选择 通用塑料如聚丙烯 乙烯 氯乙烯 工性能良好，价格低廉的优点，但由于其力学性能较差且成型收缩率较大不易成型尺寸稳定的制品故不选用，而本产品是透明的圆珠笔，所以本次塑料设计材料为有机玻璃。有机玻璃有机玻璃是一种通俗的名称，从这个名称看，你未必能知道它是一种什么样的物质，也无从知道它是由什么元素组成的。这种高分子透明材料的化学名称叫聚甲基丙烯酸甲酯，英文简称 由甲基丙烯酸甲酯聚合而成的。 应的塑料统称聚丙烯酸类塑料，其中以聚甲基丙烯酯甲酯 应用最广泛。聚甲基丙烯酸甲酯缩写代号为 称有机玻璃，是迄今为止合成透明材料中质最优异 . 明塑料的工艺特性 工艺特性 度大，流动性稍差，因此必须高料温、高注射压力注塑才行，其中注射温度的影响大于注射压力，但注射压力提高，有利于改善产品的收缩率。注射温度范围较宽，熔温度为 160，而分解温度达 270，因此料温调节范围宽，工艺性较好。故改善流动性，可从注射温度着手。冲击性差，耐磨性不好，易划花，易脆裂，故应提高模温，改善冷凝过程，去克服这些缺陷 . 明塑料的注 塑成型工艺 透明塑料注塑成型工艺参数表 2 塑料名称 度（） 180力（ 190速 (200咀 180化段 40缩段 70料段 40具 200射 压 20 2 毕业设计（论文） 7 透明塑料性能比较表 2 2明塑料的干燥工艺表 2 材料 燥温度 7080 干燥时间（ h） 24 料层厚度 (3040 表 2料结构与工艺分析 构分析 塑件为透明圆珠笔筒，表面粗糙度要求高。 艺性分析 该塑件尺寸小，一般精度等级，采用一模两腔，并要对制品进行后 加工。为方便加工和热处理，型腔与型芯部分采用拼镶结构。采用侧浇口进浇方式。 度等级 采用 6级精度。 塑件结构如图 2料 度 拉强度 75 缺口冲击 200 透明度 92 变形温度 95 允许含水量 缩率 磨性 差 抗化学性 良 毕业设计（论文） 8 图 2 3 注射成型模具的设计 定型腔数目 注塑模的型腔数目 ,可以是一模 一 腔 ,也可以是一模多腔 ,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素： (1）塑件的尺寸精度； (2）模具制造成本； (3）注塑成型的生产效益； (4）模具制造难度 ； 根据塑件生产批量及尺寸精度要求为提高生产效率采用一模二腔。 根据塑件三维造型图经 测量计算可得到。 塑件体积 = 查表 6密度为 塑件重量： 芯、型腔工作部位尺寸的确定于计算 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影响塑件的精度。成型零件工作尺寸计算方法一般有两种：一种是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率、极限制 毕业设计（论文） 9 造公差和磨损量进行计算；前一种方法简便，但不 适合精密塑件的模具设计，后一种复杂，但能较好的保证尺寸精度。本设计采用平均值法。 定分型面位置 分型面的选择原则一般为： （ 1) 便于塑件脱模； （ 2) 在开模时尽量使塑件留在动模； （ 3) 外观不能遭到破坏； （ 4) 有利于排气和模具的加工制造； （ 5) 要有利于排气； （ 6) 保证侧向型芯的放置容易及抽芯机构的动作顺利； （ 7) 有利于加工 。 本设计的分型面，如图 3 3明圆珠笔分行面示意图 定浇口形式及位置 浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔 体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间 ，同时还起着封闭型腔防止塑料溶体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。 浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状 ， 尺寸 和表面质量要求 而定 。 适合 浇口 有：直接浇口、侧浇口、点浇口、 潜伏浇口、盘形浇口这几种。为了不影响塑件表面质量，简化模具结构，提高成型效率，确定采用侧浇口。如图 3 毕业设计（论文） 10 图 3侧浇口又称为边缘浇口，国外称为标准浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料溶体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形 狭缝，调节截面的厚度和宽度，可以调节溶体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这种浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活的选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式。 腔位置的排布 该制件模具结构采用一模两腔的结构形式，那么浇注系统的设计应尽量采用从主流到到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸不相同（即对称平衡式布置）。 型腔布置形式，如图所示图形 3形 3步设计主流道及分流道形状和尺寸 （ 1）主流道 主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同 毕业设计（论文） 11 时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关 。主要参数：锥角 3 ；内表面粗糙度 m ；小端直径 D=d+（ ），半径 1+（ 12） 料 由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口 衬 套 形式（俗称浇口套、唧咀） ，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。 （ 2）分流道 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。 该制件采用 主流道尺寸较长，为减少流道内的压力损失，因 此分流道截面设计成圆形截面，圆形截面热量损失与压力损失均不大，为常用形式，根据经验分流道直径 （ 3）冷料穴 冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝，此外，开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径 。 主流道图如 3 34 标准模架的选用 腔强度和刚度的计算 为了方便加工和节省材料，型腔采取镶拼结构，因此，型腔的强度和刚度按型腔为镶拼结构计算。由于型腔壁厚计算比较麻烦，也可参考经验推荐数据。 毕业设计（论文） 12 选注射机 一般工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机。中等型号的占大部分，小型和大型的只占一小部分。所以我们不必过多的考虑注射机型号。这里由公称注塑量选定注射机。 射量 由 v ；流道的体 积 + + 应满足注射量 机 塑 件 / 0 . 8 式中 额定注射量（ 塑件与浇注系统凝料的体积和（ .8 注射压力 查设计指导表 6 成型 =100 锁模力 中 p 塑料成型时型腔 压力， p=30 浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（ 由计算的投影面积F= 40 选择注射机型号 根据以上分析、计算、查 注射机 毕业设计（论文） 13 型号 项目 125 额定注射量 125 注射压力 20 注射行程 15 注射时间 s 射方式 螺杆式 合模力 00 最大成型面积 20 最大开（合）模行程 00 模具最大厚度 00 模具最小厚度 00 机器外形尺寸 340 750 1550 喷嘴圆弧半径 2 喷嘴孔直径 流道衬套形式 主流道衬套形式其结构尺寸参考下表 4 符号 名称 尺寸 结果 d 主流道小端直径 注射机喷嘴直径 +（ ） =d=R 主流道球面半径 喷嘴球面半径 +（ 12） =X+1=R=16mm h 球面配合高度 35 取 3mm h=3 主流道锥角 2 6取 2 错误 !未找到引用源。 =2 L 主流道长度 L=86 主流道大端直径 d+2未找到引用源。 /2错误 !未找到引用源。 =6 4固定方式采用螺钉固定。 架的选择 注塑模模架国家标准有两个， 即 12556 1990塑料注射模中小型模架及其技术条件和 12555 1990塑料注射模大型模架。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准， 本 设 计 采 用 龙 记 标 准 模 架如图 4 毕业设计（论文） 14 图 4 模仁尺寸的确定 因为采用的是整体式凹模和整体式凸模，所以模仁的大小可以任意制定，模仁所承受的力最终是传递到凸、凹模上，从节约材料和见效模具尺寸出发，模仁的值取的越小越好，但实际中因为要考虑冷却因素，又因为经过模仁的冷却系 统比经过模仁外部的冷却系统效率高，所以为了给冷却系统留有足够的空间， 本 设计取模仁844 凸模版尺寸的确定 由于各快模板的厚度已经标准化，所需要的只是选择合适的，这里有两个尺寸需要注意： （ 1)凸凹模板的厚度：这两快板除要有足够的强度外还要考虑留有一定空间给冷却水路。 （ 2)垫块的高度：在分模时塑件一般是黏结在型芯上，需要推出机构推出一定的距离才能脱离型芯，该塑件高为 118结在型芯上的尺寸高度为 0以推出距离要大于 118 根据以上的分析 、查表、计算，可确定模架的结构和尺寸，本设计选龙记模架（ 号规格为： 模具装配图图 4 毕业设计（论文） 15 图 4具装配图示意图 5 合模导向机构的设计 义 为了保证注塑模准确合模和开模，在注塑模中必须设有导向机构。导向机构主要起定位、导向以及承受一定侧当采 用标准模架时，因模架本身带有导向装置，一般情况下，只要按照模架规格选用即可。若需采用精密导向定位装置，则需根据模具结构进行具体设计。 模导向机构的总体设计 （ 1）导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。 （ 2）该模具采用 4 根导柱，其布置由标准模架决定。 （ 3）该模具导柱安装在支承板上，导套安装在定模板上。 （ 4）为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑槽，即可削去一个面或在导套的孔口倒角，该模 具采用后者。 毕业设计（论文） 16 （ 5）在合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏。动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。 6 抽芯系统的设计 义 当产品侧面（不与开模方向垂直的面）带有凹坑、凸坑行结构时，产品注塑成型后，成型产品凹坑、凸坑的零件会阻碍产品从模具内顶出，为此，在顶出产品前必须将成型凹坑、凸坑的零件先行退出，这一动作叫抽芯，完成侧抽芯的抽出和复位动作的装置叫侧抽芯机构。 抽芯的组成 滑块、侧型芯、驱动装置：导柱、弯销、 缸等。定位装置 压紧装置 导向装置。如 图 6 毕业设计（论文） 17 响侧抽芯胶力的因素 影响侧抽芯胶力的因素如下： （ 1）塑为和特性，包括缩水率的大 小、材质软硬、自润滑性的好坏等因素； （ 2）塑件成型部分的包容面积及断面形状，面积大胶模力大，形状越复杂脱模力就越大（圆形为最小）； （ 3）塑件的壁厚，厚度越大收缩就越大，包紧力就越大，脱模力就越大； （ 4）型芯的脱模斜度及表面粗糙度； （ 5）塑件侧面抽芯型芯的数量多少，型芯越多，脱模力越大； （ 6）成型工艺的影响，压力低，冷却时间少，收缩水，脱模力小。 抽芯脱模力（抽拔力）的确定 侧抽芯脱模力的确定公式： F= 式中 般取 8; ）； 芯距离的确定 （ 1）侧孔的抽芯距，侧抽芯从成型位置侧抽芯至不妨碍塑件顶出的位置时，侧抽芯所移动的抽芯距（ S） 抽芯距（ S） =侧孔深（ +安全余量（ 2 （ 2）圆形骨架的抽芯距，两瓣对合形式如图 塑模具设计方法与经验第 83页） 毕业设计（论文） 18 由图 知： ； 1； R=D/2； 1/2。 根据直角三角形边长计算 公式得出 B=+ 。 抽芯距： S=全余量（ 2 多瓣（ N）对合式抽芯距，如图 由图 a=180/n;C=A=R;1;R=D/2;1/2； 在 在 B=C2=-(2 D=1-(S=全余量 (2-3)抽芯机构的分类 1）手动侧抽芯机构：依靠人工完成侧抽芯的动作； 2）机动侧抽芯机构：开模时，依靠依靠注塑机的开模动作完成侧抽芯，如斜导柱抽芯、弯销抽芯等。 3）液压或气动侧抽芯机构：它是依靠液压系统或气动装置完成侧抽芯动作。 7 推出机构的设计 出机构 由于设置推杆位置的自由度大，因而推杆推出机构是最常用的推出机构。推杆的截面形状设计为圆形，较容易达到推杆和模板或型芯上推杆孔的配合精度，另外圆形推杆还具有减少运动阻力，防止卡死现象等优点，损坏后还便于更换，且要均匀布置。 按顶出形式不同可分为：顶针顶出，司筒顶出，顶块顶出，直顶（斜顶）顶出，推板顶出，强制顶出等几种形式； 按模具结构不同可分为：一次顶出、二次顶出、螺纹顶出、复合顶出。 出机构的设计 设计原则 毕业设计（论文） 19 （ 1) 应保持产品外观整洁美观，为避免顶出痕迹影响产品外观，顶出装置应设在产品的隐蔽面或非装饰表面。对于透明产品尤其要注意顶出位置及顶出形状的选择； （ 2) 应防止产品顶出变形，为了防止产品顶出变形，顶出受力点应尽量均匀分布，尽量设在难于脱模和刚性好的部位处，如壁厚、骨位筋部、柱位处等； （ 3） 应保证顶出 机构运动平稳、顺畅、灵活可靠，为保证顶出机构运动平稳、顺畅、灵活可靠，顶出零件应有足够的强度和耐磨性，设计时应注意和其他机构的干涉，在非封胶部位应尽量设计避空； （ 4) 应考虑顶出机构的成本和加工性，为了便于加工，便于维修，节约成本，应尽量采用标准件的顶出形式。 而本次设计是采用直顶顶出的方式 ,如图 7-1(a)、 7b） 图 7a） 毕业设计（论文） 20 图 7b） 8 温度调节系统的设计 义 在注塑成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具的温度要求也不同。普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度，为了缩短成型周期，还可以把常温的水降低温度后再通入模内，可以提高成型效率。对于高熔点，流动性差的塑料，流动距离长的制件，为了防止填充不足，有时也在水管中通入温水把模具加热。 70280，模具温度为 2070 。 度调节对塑件质量的影响 （ 1）采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率； （ 2）模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减少塑件的变形 ； （ 3）提高模温可大大改善塑件的表面质量。 温度对塑件质量的影响有相互矛盾的地方，设计时要根据材料特性和使用要求偏重于主要要求。 毕业设计（论文） 21 温度调节系统的要求 （ 1）根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式； （ 2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量； （ 3）采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好； （ 4） 温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉； 从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。 却系统设计 设计原则 ： （ 1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡； （ 2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好； （ 3）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳； （ 4）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过 5 ； （ 5）冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔 ；（ 6）避免与模具的其他机构发生干涉。 由于冷却水道的位置、结构形式 、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的热量向冷却水传递，精确计算较困难，时间生产中通常都是根据模具的结构确定冷却水路，通过调节水温，流速来满足要求。受模具结构的限制，冷却水路布置如图 8图 8 毕业设计（论文） 22 9 排气系统的设计 在塑料熔体填充注射模腔过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸汽，塑料局部分解产生的低分子挥发气体，塑料助剂挥发（或化学反应）所产