UG塑料模具设计课程设计说明书笔筒模具设计

1、学号学号成绩成绩 机电综合实践（模具）机电综合实践（模具） 说明书说明书 系系 别别 机电工程系机电工程系 专专 业业 机械设计制造及自动化机械设计制造及自动化 方方 向向 模具模具 课程名称课程名称 ugug 塑料模具设计塑料模具设计 学学 号号 姓姓 名名 指导教师指导教师 题目名称题目名称 格力笔筒格力笔筒 设计时间设计时间 20122012 年年 9-109-10 月月 20122012 年年 1010 月月 2525 日日 目录目录 一、塑件的工艺分析一、塑件的工艺分析 .3 3 二、拟定模具结构形式二、拟定模具结构形式 .4 4 三、浇注系统的设计三、浇注系统的设计 .5 5 四、

2、成型零件的设计四、成型零件的设计 .7 7 五、推出五、推出机机构的设计构的设计 .9 9 六、模架的六、模架的确确定定 .1010 七、实践七、实践总总结结 .1212 八、模具总八、模具总装装图图 .1313 九、参九、参考考文文献献 .1414 一、塑件的工艺分析一、塑件的工艺分析 1 1 塑件：如图塑件：如图 3d 图 2 2 工艺分析工艺分析 （1）制品采用 abs 材料，收缩率为 1.006；abs 工程材料的性能分析： abs 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不 同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲 击特性；苯乙烯具有易加

3、工、高光洁度及高强度。从形态上看，abs 是非结晶 性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈 的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。abs 的特性主要取决于三种单体的 比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且 由此产生了市场上百种不同品质的 abs 材料。这些不同品质的材料提供了不同 的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。 abs 材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及 很高 的抗冲击强度。 abs 是一种综合性能十分良好的树脂，无毒，微黄色， 在比较宽广的温度范围内具有较高的冲

4、击强度，热变形温度比 pa、pvc 高，尺 寸稳定性好，收缩率在 0.4%-0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到 0.2%- 0.4%，而且绝少出现塑后收缩。abs 具有良好的成型加工性，制品表面光洁度 高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。干燥处理：abs 材料 具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为 8090下最少 干燥 2 小时。材料温度应保证小于 0.1%。 熔化温度：210280；建议温度： 245。 模具温度：2570。 （模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致 光洁度较低） 。 注射压力：5001000bar。 注射速度：中高速度。 （2）根据塑

5、件的尺寸和技术要求，确定制件的表面质量等级为 6 级，而模具的 表面的精度等级比制件的等级高，将模具的表面精度等级为 7 级。采用一模四 腔，并不对制品进行后续加工； （3）制品表面光洁度没有特殊要求，为提高成型效率采用点浇口； 二、拟定模具结构形式二、拟定模具结构形式 1 1 分型面的确定分型面的确定 首先要了解什么是分型面：分型面其实就是动模和定模结合与分离面，简 单的说就是便于成型与动模和定模分离。那么什么样的分型面才是最合适的？ 通过书本和老师的讲解，最合适的分型面就是塑件的最大截面处，为什么这样 说呢，根据以下的几项基本原则可以知道： a.便于塑件的脱模（尽可能在开模时让塑件留在动模

6、内，这样便于取出塑 件） b.考虑塑件的外观 c.保证塑件的尺寸精度的要求 d有利于防止溢料和飞边在塑件的部位 f.有利于排气 g.考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响 h.尽量使成型零件便于加工 综合以上的考虑，最后塑件的分型面选择在塑件下表面上，这样的分型面 满足了需求，也能很好的加工。 2 2 确定型腔数目和排列方式确定型腔数目和排列方式 （1） 、该塑件对外观要求不高，尺寸精度中等，且为中批量生产可采用一模多 腔，考虑制品的尺寸较小，模具的制造费用高等，初定为一模四腔。 （2） 、型腔排列形式的确定 该塑件为方形件，型腔排列采用以下图 2-1 的形式。 图 2-1 单个塑件体积 v40.7cm

7、3 塑件总体积 v162.8cm3 查表得塑件的密度为 1.05g/cm3 单件塑料件重量 m42.7g （3)、塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算 a、塑件在分型面上的投影面积： a5100mm2 b、锁模力等于型腔内工作压力与塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之 积： 因为是一般塑件，所以平均压力 q=65%100=65mpa f=aq331.500kn 三、浇注系统的设计三、浇注系统的设计 1.1.基本原则：基本原则： （1）.适应塑料的成型工艺特性 （2）.利于型腔内气体的排出 （3）.避免熔融塑料直冲细小型芯或嵌件 （4）.便于修整和不影响塑件的外观质量 （5）.防

8、止塑件翘曲变形 （6）.便于减少塑料耗量和减小模具尺寸 2 2主要部件的设计主要部件的设计 （1）.主流道： 截面形状通常采用比表面积最小的圆形截面，小端直径应和选用的注射机的规 格而定，为了和注射机喷嘴相吻合，主流道因设计成球面凹坑，球半径以注射 机而定。流道应设计成圆锥形，其锥角为 2-4。在主流道和分流道相接应 处应有过渡圆角，以减小料流转向时的阻力，r=d/8 或者是 r=1-3mm。综合考虑， 因结构的需要，主流道需要穿过两块模板，为了防止在模板结合面处溢料造成 主流道凝料造成困难，所以要采用浇口套。 （2）.分流道： a考虑分流道的截面形状：在这个过程中考虑塑料的注塑成型的需要以及

9、加工 的难易程度。通常我们考虑的是压力的损失和热量的散失，采用圆形截面的分 流道最好。但是从便于加工的角度考虑，采用梯形、u 形或者半圆形分流道的 截面。 综上所述，这次选择的分流道截面的形状是半圆形。 b分流道的布置：通过学习渐渐的了解了多型腔模具的布置方式为非平衡和平 衡方式。通常情况下都是以平衡式布置为最佳。所需的条件是各分流道的长度， 截面形状和尺寸应该尽量相同。优点是可以达到各型腔能均衡的进料，同时充 满各型腔。还有一个问题就是在加工平衡式布置的分流道时，应该注意各对应 部位尺寸的一致性，否则达不到均衡进料的目的。所以一般来说，其截面尺寸 和长度误差以在 1%以内为宜。非平衡式布置的

10、优点在于型腔数较多时可以缩短 流道得的总长度。通过以上的分析，我们小组最终确定的是非平衡式流道布置。 分流道设计及制造要点：分流道设计及制造要点： 1、根据分流道的截面尺寸要看塑件的大小和壁厚，塑料的品种，及塑料的注射 速率和分流道的长度等因素来确定的。 2、分流道的表面不必很光滑，这样可以形成流道内料流的外层流速较低，容易 形成固定表皮层，有利于流道的保温。 3、分流道与浇口的连接应该光滑过渡，保证熔体的流动及填充，过渡圆弧的半 径范围 r=0.5-2mm。最后我们确定的是 r=1mm。 4、在考虑型腔与分流道的布置时，最好使塑料和流道在分型面上总投影面积的 几何中心和锁模力的中心相重合。可

11、以防止发生溢料的现象。 5、当分流道较长时应该在末端设置冷料穴，以防止冷料头堵塞浇口或进入型腔 而影响塑件的质量。 （3）.浇口的设计 浇口的作用就是，让塑料的流速增高，并且通过摩擦使料温也增高，有利于充 满型腔。浇口的尺寸直接影响塑件的表面质量，塑件的成败。一般来说，浇口 的尺寸很难用理论公式计算，我们通常的做法就是根据经验，取其下限，然后 通过试模过程来逐渐修正。一般浇口的截面面积约为分流道截面面积的 3%- 9%，截面的形状通常为矩形或者圆形，浇口的长度为 0.5-2mm，表面的粗糙度 不低于 0.4um。 我们最终确定的矩形截面的尺寸为长为 2mm，宽为 0.5mm。而且采用的是侧浇口

12、， 好处是能方便的调整浇口的尺寸来控制剪切的速率和浇口封闭的时间。 浇口的位置确定，应该遵循下面的几个原则： a.避免引起熔体破裂的现象 b.有利于熔体流动和补缩 c.有利于型腔内气体的排出 d.减少熔接痕增加熔接强度 e.防止料流将型芯或者嵌件挤压变形 f.保证流动比在允许值范围内 浇口的位置的确定很重要，如果位置不确定则会造成塑件的强度降低，熔 接痕影响了塑件的强度。从塑件的零件图可以很清楚的看到浇口的最佳位置的 就是挂钩的最下面啦，这样的排布受力最好啦。其次还要考虑排气是否充分， 由于这次我们的塑件小，则这样的布置合理，最后的气泡可能就出现在最前端 或者是最后端，也能达到我们的要求。根据

13、对塑件的工艺分析，我们可以清楚 的知道所需的浇口是侧浇口由于这种浇口开设在模具分型面上，易于加工，而 且在试模过程中便于修改，能方便的调整充模时的剪切速度和浇口封闭的时间。 并且这次的模架偏小，好在在内孔有足够的位置，这样侧浇口也可以开设在塑 件内侧，这样还可使模具结构紧凑，缩短流程，改善成形条件。采用侧浇口时， 通常流道凝料随塑件留在动模，开模时在推出机构的作用下推出模外，则侧浇 口通常在分型面上铣削修锉而成的。 所以浇口的尺寸一般确定为，h=0.25-0.65mm，其宽度为浇口处型腔宽度的 25%-100%，浇口台阶长 l 不大于 1.5mm，则一般取 l=0.65mm。 (4)排气系统的

14、设计 为了排除型腔和浇注系统内的所有空气，则要考虑排气的装置。但是排气的方 式有开设排气槽排气和利用模具分型面或模具零件的配合间隙处自然排气等。 通过对塑件的工艺分析，我们发现塑件不是很大靠模具分型面和模具零件之间 配合关系的间隙来排气已经足够了，所以这样的设计和加工则方便多了。其实 通常我们都是利用模具的分型面和配合间隙来排气。通常排气的间隙值根据塑 料的流动性而定，通常为 0.03-0.05mm，以不产生溢料为限。 综上我们的排气方式就是利用模具的分型面和模具零件的配合间隙来排气。 (5)导向和定位结构的设计 注射模的导向机构用于动、定模之间的开合导向和脱模机构的运动想到。 按作用分为外定

15、位和模内定位。模外定位通过定位圈和注射机相配合，使模具 的浇口套与注射机喷嘴精确定位。而模内定位机构通过导柱导套进行合模定位。 本模具造型简单，故采用标准模架本身的定位机构。 四、成型零件的设计四、成型零件的设计 1 1 成型零件的结构设计成型零件的结构设计 （1） 、凹模的设计要求： 整体式型腔是直接加工在型腔板上的，因为这样有较高的强度和刚度，在 使用过程中不易发生变形，且该塑件尺寸较小，形状简单，型腔加工容易 实现，故采用整体式结构。 （2） 、型芯形状简单，为减低成本故做成镶拼式型芯。便于机加工和热 处理，修理更换方便也利于型芯冷却和排气。 2 2 成型零件钢材选用成型零件钢材选用 塑

16、料为批量生产，成型零件选用钢材要具有较好的耐磨性和抗疲劳能力。 机械加工性能和抛光性能要好，因此，嵌入式凸凹模均选用 t10a。淬火 后表面硬度为 40hrc-45hrc。 五、推出机构的设计五、推出机构的设计 推出机构的设计是注射成型其中的一个重要循环,塑件必须无误地从模 具中脱出,完成脱出塑件的装置。 1 1 推出机构设计应遵循以下原则推出机构设计应遵循以下原则: : (1)推出机构应尽量布置在动模一侧。 (2)保证塑件推出不被损坏和良好的外观。 (3)机构简单,动作可靠。 (4)合模时准确复位。 2 2 脱模力脱模力 塑件:p=12mpa 摩擦系数 f 取中间值 f=0.2 塑件取 a0

17、.50 f脱 脱=axp xfxcos(0.5)-sin(0.5)= 1374n=9.1kn 式中: p塑件对型芯的单位面积上的包紧力(mpa)一般取 812 mpa a塑件包容型芯的侧面积 f塑件对钢的摩擦因数,一般取 f=0.10.3 a脱模斜度. 一般取 0.5010 3 3 推杆的结构的设计推杆的结构的设计 在设计推出机构的时候要遵循以下原则: （1）推出机构应尽量设计在动模一则。 （2）保证塑件不因推出而变形损坏。 （3）良好的塑件外观。 （4）机构简单动作可靠,平稳。 （5）合模时的准确复位。 4 4 推出形式的确定推出形式的确定: : 根据塑件的形状特点，确定模具型腔在定模部分，

18、模具型芯在动模部分。 塑件成型开模后，塑件与型芯一起留在动模一侧。采用顶针推出机构。 六、模架的确定六、模架的确定 首先是初步确定了塑件的基本尺寸，然后根据塑件的基本尺寸查阅相应的 模具手册以及辅助的软件，为了节约成本，通过我们一次次的演算和布局， 终于基本的模架确定好了。基本的代号 lkm-sg。 七、实践总结七、实践总结 ug 设计实训专周即将告一段落，在这短短的两周时间中，我们将前期所学 的知识全部加以整合，深刻的体会到听懂和掌握有本质的区别，也切切实实的 体会到了 ug 软件在我们的模具设计过程中担任的不可或缺的角色。 这次的塑料模具课程设计从课程刚刚开始的时候就已经列入行程了，最开 始是用二维软件 cad 设计初稿，这个耗费了很久的时间，根据所给的零件尺寸 查各种手册去得到模具的尺寸，包括模架以及一些标准件的选择；然后就是行 腔的布局，包括螺钉销钉的布置、型芯型腔的放置，还有分型面的控制、抽芯 机构的位置布置等。当把一些大的结构布置好了之后就是细节上的修改，比如 推管的选择布置、拉料杆顶杆的位置布置、调整抽芯机构等。中途图纸修改了 很多次，在老师的不断指导下全组员同心协力将图纸修改到最佳状态。这些前 期的准备工作都为这两个礼拜的实训专周奠定了很好的基础。 回顾起此课程设计，至今我仍感慨