圆珠笔套注塑模设计说明书.doc

1 目录目录 1塑件的分析 1 1 1明确塑件的设计要求 1 1 2生产批量与原材料分析 1 1 3成型工艺方法分析 2 2塑料制品基本参数的计算 2 2 1分型面的选择 2 2 2塑件体积和质量的计算 3 2 3产品在分型面上投影面积的计算 3 3浇注系统的设计 4 3 1浇口衬套的设计 4 3 2浇口的形式 4 3 3分流道的截面形状和尺寸 5 3 4流程比的校核 6 3 5浇注系统的体积和浇注系统凝料质量的计算 7 4注塑机的确定 7 4 1注射机的选型 7 4 2模架的选用 8 5模具成型零件的有关计算 10 5 1型芯的尺寸计算 10 5 1 1型芯的径向尺寸 10 5 1 2型芯的高度尺寸 10 5 2型腔的尺寸计算 11 5 2 1型腔的深度尺寸 11 5 2 2型腔的径向尺寸 11 5 2 3型腔的侧壁和底板厚度的计算 12 6模具结构 13 7注塑机参数校核 14 2 7 1最大注塑校核 14 7 2锁模力的校核 14 7 3模具与注塑机安装部分的相公尺寸的校核 14 7 3 1模具的模板尺寸与注塑机的拉杆间距校核 14 7 3 2模具闭合高度校核 15 7 4开模行程的校核 15 8侧向分型与抽芯机构的设计 15 8 1抽芯距的确定 15 8 2斜导柱的截面形状 15 8 3斜导柱直径的确定 15 8 4斜导柱斜角滑块的楔角 16 9模具的冷却系统 16 10主要成型零件 型芯 的数控加工程序 16 11结论 19 参考文献 21 3 圆珠笔笔套注塑模具的设计 摘 要 注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一 可以一次成型形状复杂的 塑件 圆珠笔是我们日常不可或缺的文具之一 圆珠笔笔套作为保护笔尖的部件同样 有着重要的作用和实际的意义 本课题设计了一副圆珠笔笔套的注塑模 模具采用一 模八穴非平衡式布排 浇注系统采用侧浇口 笔套外形复杂 采用斜导柱侧向分型 并用 autoCAD 绘制了一套模具装配图和零件图 关键词 关键词 注塑模 一模八穴 非平衡式 侧浇口 斜导柱 侧向分型 AbstractAbstract Plastic injection molding thermoplastic molding is the primary means of molding can be a complex shape plastic parts Pen is an integral part of our day to day use of the stationery of the ball point pen tip of the sleeve as protection of the same components have an important role and practical significance This issue has a pen sleeve design of injection mold the mold using a mold eight point non equilibrium cloth Pai casting system uses side gate sleeve complex shape using lateral oblique derivative type and a drawing with autoCAD Die assembly drawings and parts Fig KeywordsKeywords Plastic Injection Mold eight hold each mold Non equilibrium Side Gate Bevel column Lateral type 0 前言 毕业设计是我们即将完成学业的最后一个重要环节 它既是对我们在学校所学知 识的全面总结和综合应用 又是今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好的开端 毕业设计是作者对所学知识理论的检查与总结 能够培养和提高设计者独立分析 问题和解决问题的能力 使学生学习并掌握工程设计和撰写技术报告的基础方法 通 过设计要我们所学知识得到充分的展现 本设计是根据学生社会实践为出发点 和对学生所学知识的统筹规划 该设计之零 件一实际为出发点 合理设置各项内容所需要的零件尺寸和精度 在生活中 各式各样 的物体缤纷呈现 而此零件作为生活中的一个承接物也是非常重要的 本设计以培养职业技术型人才为目的点出发 将一个零件从头到尾设计出来 这可 增强学生对知识的统一和对问题的分析 并以提高综合能力 培养学生的技术能力为宗 旨 较详细地叙述机械工艺规程的指定 注塑模模具设计的步骤和方法 启发学生的创 新思维能力 提高学生分析问题和解决问题的能力 它强调了设计的独立性 正确性和独创性 要求具备清晰的设计思路 具体的设 计方法和步骤 准确的设计参数和计算分析 同时毕业设计也要求逻辑性强 条理清 楚 语言精练 模具设计与制造专业的毕业设计 这是我们在进行毕业之前对所学各课程的一次 深入的综合性的总复习 是对我们大学所学的全部基础课 技术基础课和专业课的一 次检查 也是一次理论联系实际的设计实践工作 就我个人而言 我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适 应性训练 对自己所学知识来次系统的梳理并从中锻炼自己分析问题 解决问题的能 力 为今后参加工作打下一个良好的基础 由于水平所限 时间紧促 设计尚有许多纰漏之处 恳请各位老师给予指正 2010 年 05 月 10 日 1 1塑件的分析 图 1 模具设计零件图 1 1明确塑件的设计要求 产品为圆珠笔套 如图 1 所示 属小型塑料制品 其与圆珠笔筒配套使用 主要作用是保 护圆珠笔的笔尖 因而产品精度不高 均采用 SJ1372 78 中的 8 级精度 但制品为日常学习用品 使用频率高 所以制品要求美观 表面上不允许有明显痕迹 且制品为薄壁塑件 外形结构较复杂 1 2生产批量与原材料分析 该产品要求大批量生产 原材料为 PS 聚苯乙烯 此材料为六大通用塑料之一 使用性能方 面 透明性好 化学稳定性 电性能优良 耐热性不高 使用温度为 30 80 C 易产生内应力 易开裂 在成型性能方面 成型性能优良 吸水性小 成型前可不干燥 收缩小 制品尺寸稳定 比热容小 可很快加热塑化 故成型速度快 可进行高速注射 流动性好 可采用注射 挤出 真空等各种成型方法 一般型聚苯乙烯的主要技术指标 密度 1 04 106 3 kg dm 吸水率 24h 0 03 0 05 收缩率 0 5 06 拉伸强度 35 63 a MP 热变形温度 65 96 C 硬度 2 HB M65 80 拉伸弹性模量 2 8 3 3 5 10 1 3成型工艺方法分析 塑料制品可采用注射 压缩 传递 挤出等成型方法 对于压缩和传递成型主要适用于热固 性塑料的生产 且采用此两种方法 必须在高温状态下成型 以利于塑料固化 之后必须马上将 温度降低 以利于产品出模 这样很难适应大批量的生产 而挤出成型主要适用于连续型材的生 产 圆珠笔套不是连续型材 所以也不能采用此种方法 根据以上分析 圆珠笔套可采用注射成 型 2塑料制品基本参数的计算 2 1 分型面的选择 根据分型面选择的原则 圆珠笔套的分型面有两种情况 图 2 垂直放置时分型面的选择 图 3 水平放置时分型面的选择 如按图 2 选择分型面 则可将主型芯设置于动模 脱模时产品可包紧于型芯上 跟随动模一 起运动 有利于脱模 但笔挂的地方 必须作侧向抽芯 如按图 3 选择分型面 产品脱模 既有 可能留于动模 也有可能留于动模 则必须动定模两侧都设置有脱模装置 且型芯必须作侧向抽 芯 抽芯距离很长 抽芯力也很大 模具开模行程相应也很大 模具体积相应也很庞大 因此注 3 射机选型时 要符合上述要求 注射机参数相应也增大 但另一方面 则有可能导致注射量的浪 费 所以按图 2 方式选择分型面 2 2 塑件体积和质量的计算 PS 收缩率为 0 5 06 所以其平均收缩率为 0 55 图 4 体积计算分步 如图 4 所示 将塑件分为四部分 进行体积计算 22322 1 10345 4 65 l VmmRr 23222 2 10 5659 4 64 l VmmRr 3 34 2954 VVmm 01234VVVVV 345 4 659 4 2954 3958 8 3 mm 单个制品质量 1 05 3 9585 4 2 MV g 根据产品的批量等各方面的要求 模具初步设计为一模八腔 所以 8 3958 8 31670 V总 3 mm 8 4 2 34 M总 g 2 3 产品在分型面上投影面积的计算 单个产品 222 4 4 5131 6 S mmR 4 模具为一模八腔 所以产品在分分型面上投影面积为 8 131 1048 S总 2 mm 3浇注系统的设计 3 1 浇口衬套的设计 选择标准件 尺寸如图 5 所示 参照 塑料模具设计 第 46 页表 4 1 选用后进行后续加 工 L 26 加工成 L 15 图 5 浇口衬套 3 2 浇口的形式 浇口采用侧浇口 浇口的截面形状为矩形 其尺寸可取经验数据 其中 厚度 a 0 7 宽度 b 3 5 长度 L 2 其尺寸可由表 1 得 5 表 1 侧浇口尺寸 壁后 t制品复杂性厚度 a宽度 b长度 L 简 单0 5 0 7聚 乙 烯 1 5 复 杂0 5 0 6 简 单0 6 0 9聚 丙 烯1 5 3 复 杂0 6 0 8 简 单0 8 1 1聚苯乙烯 3 复 杂0 8 1 0 简 单0 6 0 8有机玻璃 1 5 复 杂0 5 0 8 简 单1 2 1 4ABS1 5 3 复 杂0 8 1 2 简 单1 2 1 5聚 甲 醛 3 复 杂1 0 1 4 中小型制品 3 10 a 大型制品 10a 0 7 2 简 单0 8 1 2聚碳酸酯 1 5 复 杂0 61 0 简 单1 3 1 6聚 苯 醚1 5 3 复 杂1 2 1 5 中小型制品 3 10 a 简 单1 0 1 6聚 砜 3 复 杂1 4 1 6 大型制品 10a 0 7 2 浇口厚度 a 0 6 0 8 宽度 b 3 10 a 长度 L 0 7 2 3 3 分流道的截面形状和尺寸 对于热塑性塑料注塑模的分流道 从热量的散发和通过分流道塑料的体积的角度分析 要求散发的热量少且通过的塑料体积大 即比表面积小 所以分流道截面形状宜采用圆形 但从加工角度进行分析 圆形要分开加工两个半圆形 难以对正吻合 半圆形和矩形截面的 分流道 比表面积较大 散热多 较少采用 经过综合考虑 最后采用 U 形截面的分流道 其形状如图 6 所示 相关尺寸可由表 2 得 6 图 6 分流道截面形状 表 2 常用分流道横截面及尺寸 H 6 R 2 5 a 5 10 度 21 35 8 94 0 90 29 28 立方毫米 u SSSS 梯扇 3 4 流程比的校核 流程比 ii L t 熔体流程的长度 i L 横 截 面 形 式横 截 面 形 式 尺 寸 d R h X1 R h 5 2 5 6 5 1 5 3 5 6 3 7 6 1 5 4 7 3 5 8 5 7 1 5 4 5 8 4 10 8 1 5 5 9 4 5 11 9 1 5 6 10 5 12 5 10 1 5 6 5 11 5 5 13 5 11 1 5 7 12 6 15 12 1 5 8 6 10 7 熔体流程各段相应的壁厚 i T 流程比 而聚苯乙 ii L t 4 4530 3 46 2 45 30 2 3 5 6 11 6 71 烯的容许流程比可由表 3 查得 280 300 故流程比合理 表 3 常用塑料的流动比允许值 塑 料 名 称注射压力 p MPaL t 聚 乙 烯 聚 乙 烯 聚 丙 烯 聚 丙 烯 聚苯乙烯 150 60 120 70 90 280 250 140 100 280 240 200 300 280 3 5 浇注系统的体积和浇注系统凝料质量的 计算 浇注系统的体积不能够很准确的计算出来 只能粗略的计算 12u VVVRRLS L 分浇主 3 14 3 5 2 29 28 270 立方厘米8 35 浇注系统凝料的质量 1 05 8 35 8 77 克 MV 浇 4注塑机的确定 4 1 注射机的选型 根据塑料制品的体积和质量查表 4 表 4 镙杆式注射机成型聚苯乙烯制品时所需的单位锁模力 p MPa 流程长厚 比 制品平均厚度 200 1150 1125 1100 150 1 8 1 02 1 52 2 03 2 54 3 05 3 56 82 71 62 03 48 22 34 50 30 97 69 26 58 60 41 36 30 97 27 54 24 11 62 03 41 36 30 97 24 11 27 54 27 54 49 59 30 97 26 17 20 68 20 68 20 68 30 97 20 68 17 25 17 25 17 25 17 25 注射机初步选用 JPH50A 其相关技术参数为 理论注塑容积 73 立方厘米 理论注塑质量 67 克 注塑压力 214MP 锁模力 500 KN 拉杆间距 295 mm 295mm 模板行程 380 mm 最小模厚 150 定位孔直径 100 定位孔深度 25 喷嘴球半径 10 喷嘴孔直径 3 顶出行程 60 4 2 模架的选用 根据注射机的相关参数和产品的相关设计要求 模架选用 A4 250250 49 Z2 GB T12556 1 90 型 如图 7 图 8 所示 9 图 7 模架主视图 图 8 模架俯视图 模板相应厚度为 如图 9 所示 10 图 9 各模板相应厚度 A 80 B 20 C 80 5模具成型零件的有关计算 相公的计算主要是型芯和型腔工作尺寸的计算 5 1 型芯的尺寸计算型芯的尺寸计算 5 1 15 1 1型芯的径向尺寸型芯的径向尺寸 根据 塑料模成型技术 第四章式 4 7 0 3 4 msscp z ddd S 可取制品公差的 1 3 由于塑料制品的公差大 的系数 0 5 0 75 可取小值为z 0 5 可取制品公差的 1 3 而 可据 塑料模成型 0 11 0 5 msscp z ddd S z 技术 第三章表 3 7 查得 0 72 0 61 0 58 1 2 3 0 1111 3 0 5 mCP ddd S 0 0 24 10 10 0 00550 5 0 72 10 42 2 0 222 3 0 5 m CP ddd S 00 0 2 3 8 8 0 00550 5 0 61 8 35 3 0 333 3 0 5 m CP ddd S 00 0 19 3 3 3 0 00550 5 0 58 3 31 5 1 25 1 2型芯的高度尺寸型芯的高度尺寸 根据 塑料模成型技术 第四章式 4 11 0 2 3 MSSCPZ hHH S 可取制品公差的 1 3 由于塑料制品的公差大 的系数 1 2 2 3 可取小值为 Z 0 5 故有 0 3 2 3 MSSCP hHH S 可据 塑料模成型技术 第三章表 3 7 查得 1 0 72 2 1 4 11 1111 1 2 CP HHH S 10 10 0 0055 0 5 0 72 10 420 0 24 2222 1 2 CP HHH S 53 53 0 0055 0 5 1 4 53 390 0 47 如图 10 所示 图 10 型芯零件图 5 25 2 型腔的尺寸计算型腔的尺寸计算 5 2 15 2 1型腔的深度尺寸型腔的深度尺寸 根据 塑料模成型技术 第四章式 4 10 0 2 3 Z MSSCP HHH S 由于塑料制品的公差大 的系数 0 5 0 75 可取小值为 0 5 故有 0 1 2 Z MSSCP HHH S 可取制品公差的 1 3 可据 塑料模成型技术 第三章表 3 7 查得 1 0 88 Z 2 1 4 3 1110 2 3 SCP HHH S 20 5 20 5 0 0055 0 5 0 88 0 29 0 20 17 3 2220 2 3 CP HHH S 55 55 0 0055 0 5 1 4 0 47 0 54 48 12 5 2 25 2 2型腔的径向尺寸型腔的径向尺寸 根据 塑料模成型技术 第四章式 4 6 0 3 4 Z MSSCP LLL S 由于塑料制品的公差大 的系数 0 5 0 75 可取小值为 0 5 故有 0 1 2 Z MSSCP LLL S 可取制品公差的 1 3 可据 塑料模成型技术 第三章表 3 7 查得 1 0 88 Z 2 1 4 大端 3 10 1 2 MSSCP LLL S 30 24 00 12 12 0 00550 5 0 72 11 71 小端 3 20 1 2 MSSCP LLL S 8 8 0 0055 0 5 0 61 0 20 0 7 74 笔挂 3 30 1 2 MSSCP LLL S 2 25 2 25 0 0055 0 5 0 48 0 0 16 5 2 35 2 3型腔的侧壁和底板厚度的计算型腔的侧壁和底板厚度的计算 由于本模具采用瓣合模 故型腔的侧壁和底板厚度的计算 按照组合式的计算公式计算 壁厚的计算 参照 塑料模成型技术 第 117 页式 4 27 计算 1 2 Tr P P 为型腔内熔融塑料的平均压力 查表 5 得 P 24 5MP 表 5 模内的平均压力 制品特点模内平均压力 容易成型制品 24 5 一般制品 29 4 中等黏度塑料和有精度要求的制品 34 3 加工高黏度塑料 高精度 充模难的制 品 39 2 T 6 0 94 圆整后取 1200 200 2 24 5 底板的厚度计算 参照 塑料模成型技术 第 118 页式 4 2 计算 13 2 1 22 pr H 一般常用模具钢 取 200MP r 6 66 按刚度计算 经计算 h 3 12 圆整后为 4 型腔滑块的整体结构如图 11 所示 图 11 型腔滑块结构 6模具结构 模具结构采用一模八腔五板式结构 侧浇口浇注系统结构 顶出机构采用顶板顶出 浇口套也选用标准件 参照 塑料模具设计 第 46 页表 4 1 选择港台标准件 其结构如装配 图 12 所示 1 16H8 h8 23456 8 9 10 11 12 13 1415161718 19 20 21 22 23 10 288 8 16H8 f8 10H7 h7 20H7 s6 图 12 模具装配简图 7注塑机参数校核 7 1 最大注塑校核 注塑机的最大注塑量应该大于的质量或体积 包括流道及浇口凝料和飞边的质量 通常注塑 机的实际注塑量最好为最大注塑量的 80 所以的注塑量应该 0 8V 机 V 塑件 V 浇 V 机 注塑机的最大注塑量 立方厘米 V 塑件 塑件的体积 该产品 V 塑件 3 30 8 27 70 立方厘米 V 浇 浇注系统的体积 立方厘米 该产品的 V 浇 8 35 立方厘米 14 V 机 V 塑件 V 浇 0 8 27 7 8 35 0 8 45 立方厘米 在此选定注塑机的理论注塑容积为 73 立方厘米 故满足要求 7 2 锁模力的校核 A FP 锁机模 熔融塑料在型腔内的压力 20 40MPaP 模 A 塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和 A A 塑件 A 浇 8 3 14 6 6 5 5 3 14 1 75 1 75 3 14 2 5 2 5 4 6 90 668 82 276 32 945 14 平方毫米 注塑机的额定锁模力 KNF锁机 945 14 40 37 81 KN A FP 锁机模 在此选定注塑机的锁模力为 500 KN 满足要求 7 3 模具与注塑机安装部分的相公尺寸的校 核 7 3 17 3 1模具的模板尺寸与注塑机的拉杆间距校核模具的模板尺寸与注塑机的拉杆间距校核 模具的长 宽 拉杆面积 模具的长 宽为 250 250 mm x mm 注塑机的拉杆间距 295 295 mm x mm 故满 足要求 7 3 27 3 2模具闭合高度校核模具闭合高度校核 模具实际厚度为 H 模 285 mm 注塑机最小闭合厚度 H 最小 150 mm 即 注塑机对模具的最大模具厚度没有限制 故满足要求 HH 最小模 15 7 4 开模行程的校核 此处所选的注塑机 开模行程长 无须调节模具的闭合厚度 8侧向分型与抽芯机构的设计 8 1 抽芯距的确定 S 抽是指侧型心从成型位置拉到不防碍制品取出位置时 侧型心在抽拔方向上所移动的距 离 S 抽一般应大于制品的侧孔深度或凸台高度 2 3mm 本模具采用等分侧滑块合模 由于制品尺 寸不大 S 抽可取制品半径大小 12 26Smm 抽 8 2 斜导柱的截面形状 常用的有矩形和圆形 由于圆形的导柱加工方便 装配容易 应用较广 也可以选用标准 件 8 3 斜导柱直径的确定 据 塑料模成型技术 P188 式 5 34 1 3 0 1 wlF d 导柱材料的许用弯曲应力 对于碳钢 140MP l1 弯曲力作用点距斜导柱伸出部分根部的距离 l1 H cosa H 抽心力中心线与斜导柱根部的距离 经画图计算 l1 17mm Fw 作用到斜导柱上的弯曲力 而 Fw Fw Fk sina Fk 开模力 2 1 1 rES Q mkf Q 脱模力 N t 塑件的平均壁厚 cm E 塑料的弹性模量 1 S 平均收缩率 r 大小端平均半径 cm 10 3 4 3 25 16 f 塑料与钢的摩擦系数 m 帕松比 Q 经计算为 1048 8 N K 2r r t t 2tr F 总 8 Q 8384 N Fw Fk sina 8384 sin20 20960 N 采用 6 根斜导柱 那么每根所受力 Fw 6 3493 N d 16 1 圆整取 d 16 3 20960 17 140 8 4 斜导柱斜角滑块的楔角 斜导柱的斜角 从理论上推导 a 取 22 度 30 分为宜 但在生产中斜角一般取 15 20 度 本模具 的斜角取 a 20 度 滑块的楔角比斜导柱的斜角一般取 a 2 3 度 本模具取 22 度 9模具的冷却系统 本套模具为小型模具 因此可以采用自然冷却方法 使模具结构简化 降低模具制造成本 10 主要成型零件 型芯 的数控加工程序 毛坯件采用 20 的棒料 零点 0 在右端面 如图所 13 示 图 13 型芯零件图 T01 90 度外圆车刀 T02 为宽 3mm 的切断刀 17 数据处理 把带公差的尺寸进行转换 53 390 0 47 53 155 0 235 10 420 0 27 10 3 0 12 10 40 0 24 10 3 0 12 8 350 0 24 8 25 0 1 3 31 0 0 19 3 215 0 095 数控加工程序 O0001 N010 T0101 N020 M03 S400 N030 G54 G49 G21 G80 N040 G90 G00 X30 Z50 N050 G01 X21 Z1 F03 N060 G71 U2 R1 N070 G71 P80 Q170 U0 5 W0 5 F0 3 N080 G01 N090 G03 X8 25 Z 32 855 R253 N100 G01 Z 43 155 N110 X10 3 N120 Z 53 115 N130 X14 Z 79 585 N140 Z 101 155 N150 X18 N160 Z 110 N170 G00 X21 N180 Z10 N190 G70 P70 Q170 N200 G00 Z100 N210 M05 N220 M30 18 T0202 N310 M03 S400 N320 G54 G40 G21 G80 G49 N330 G90 G00 X21 Z50 N340 Z 112 1 N350 G01 X1 F0 05 N360 G00 X21 N370 Z100 N380 M05 N390 M30 11 结论结论 这次的毕业设计课题是注射模具设计 我所设计的是圆珠笔笔套的注塑模具 经过将近一个 月的时间 我所设计的内容包括整套模具中各个机构的设计和主要非标准件的加工工艺 其覆盖 的内容已是作为一位设计者所应掌握的基本内容 为了完成这次毕业设计 我除了运用在工作中所 学知识外 还参考了许多有关塑料模具设计的手册 并在分型面选择等方法上 询问了自己的指导 老师及一些有经验的师父 相信所选方案是实际加工中较多使用的设计和加工方法 圆珠笔笔套作为保护笔尖的部件同样有着重要的作用和实际的意义 我的设计采用了一模八 穴非平衡式布排 浇注系统采用侧浇口 笔套外形复杂 采用斜导柱侧向分型 经过这次的毕业设计 我体会到要设计好一副模具单靠自己一个人的话 不但容易出错 而 且效率很低 因此多向老师和有经验的专业人士询问 只有不断思考 询问 积累 运用 才能 更快 更好地掌握设计的技巧 19 致 谢 毕业设计是对我们机械类专业的学生 从学校走上工作岗位的必经之路 为此老师和领导对 此非常的关心 投入了大量的时间和精力 我在本次的设计期间 得到了各位老师的帮助 在此 特别的感谢老师 在模具的结构设计方面和模具制造工艺方面提供了许多的帮助和宝贵的意见 在此表示衷心的感谢并致以崇高的敬礼 20 参考文献 1 彭建声 模具设计与加工速查手册 M 北京 机械工业出版 社 2005 2 谭海林 陈勇 模具制造工艺学 M 长沙 中南大学出版社 2006 3 贾润礼 程志远 实用注塑模设计手册 M 北京 中国轻工 业出版社 4 翁其金 塑料模成型技术 M 北京 机械工业出