【《某笔筒主体注塑模具设计》12000字（论文）】

某笔筒主体注塑模具设计TOC\o"1-2"\h\u16956摘要 34480绪论 5141381.1塑料成型的基本原理 5183181.1.1熔融塑化 5140131.1.2流动成型 6231971.1.3冷却固化 6258311.2塑料成型模具发展趋势 7178521.效率与自动化程度更高 7163402.结构更大，精度更高 7268083.越来越标准化 786284.越来越智能化 7123371.3课题研究背景 769352塑件工艺性分析以及塑件材料分析 839022.1塑件工艺性分析的内容 8277612.2塑件材料的性能与特点 10244022.3塑件体积及重量计算 102392.4塑件结构分析 1182663成型方案确定以及注塑模设计 1373843.1注塑机的选择 1386373.2成型方案确定 16174223.3浇注系统设计 18102533.4成型零件的工作尺寸计算 21167423.5导向机构的设计 22293903.6脱模机构设计 23158543.7冷却系统的设计原则 25305793.8模架及零件设计图 2739454模具的三维造型以及模具动作过程 29313364.1模具的三维造型 29244424.2模具动作过程 29168995注塑工艺分析 316489结论 3714834参考文献 38 摘要笔筒士人们生活当中常用到的工具，一个方便功能齐全的笔筒对于生活当中也有很大的便利性本次课题需要对多功能笔筒注塑模进行研究，首先对注塑成型的原理进行了阐述，分析了笔筒零件制作成型的要求。对笔筒注塑模的分型面进行了确定，对笔筒的尺寸和尺寸精度进行了确定，确定了笔筒塑料外形、几何结构。进行了塑件工艺性分析和塑件材料的分析，并且进行了成型方案确定以及注塑模设计，随后制作了模具的三维造型，模拟了整个模具制作的动作过程，对模具中的各个系统（浇注部件、冷却系统、导向、推出等）进行了设计，掌握了注塑模设计的基本流程。然后对所选的注塑设备进行了验证，通过验证得出，选用的注塑设备符合本次设计要求。[关键词]塑料，注塑模，模具设计绪论1.1塑料成型的基本原理有很多种类的塑料，其成型的方式也有多种。不管是哪一种方法成型，都需要考虑塑料的类型、产品的结构以及经济性能等因素。对于塑料成型的原理，大体上可分为三种，即熔融、流动以及凝固：塑化即塑料融化成熔融状态；利用熔融状态的流动性成形；降低熔料温度，使其凝固，即可固定成型。1.1.1熔融塑化在温度不同的情况下，以高分子合成树脂为主要成分的塑料，其力学的聚集状态会出现三种。在低温状态下，分子间存在加大的作用力，分子链节大部分都不会运行，只有一小部分，存在一些活动，此时的状态是玻璃态。在温度升高时，分子热运动将会明显，塑料的体积出现变大，此时分子链段的活动也更明显，出现一定的位移，此时塑料的状态作为高弹态。若温度继续升高，让所有的大分子链都可以自由移动，那么塑料的状态就会改变，此时也就具备了流动性，属于粘流态。如图1-1：温度在Tx（脆化）~Tg（玻璃态）区间，属于玻璃态，此状态下物质较硬，脆度不明显，企业制造的塑料产品大多是这样的状态。塑料正常使用的温度区间，是由Tx~Tg区间决定，Tg越大塑料可以在更高的温度下使用，Tx越小，在低温的状态下，塑料的性能就更好。若温度不超过Tx时，就算是较小的外力，大分子链也会出现断裂的现象，因此此温度即为脆化温度，因此小于Tx温度，制件就无法使用。Tg~Tf区间属于高弹态，橡胶就是这个形态，不少生产企业利用这个形态制作出很多产品。Tf的值越大，相应的粘流化温度更高，分解温度Tf~Td，这是塑料制作成型时，生产需要的温度。在此温度区间，塑料的形态为粘流态，超过Td，即会出现分解的高聚物，Tf~Td该温度区间大，塑料就更易加工。图1-1高分子合成树脂温度变化曲线1.1.2流动成型在固定的压力状态下，把粘流状态的塑料注入模具中，使其进行流动成型。利用注塑的方法成型，将塑料放入进料筒之中，将料筒温度升高，此时塑料将会成为粘流态，接着将其注射至型腔之中，通过压力使其成型。1.1.3冷却固化热塑类型的塑料，在成为粘流态之后，将其注射至型腔，在充满型腔之后，使其冷却完全，就会到达玻璃态，成型的产品即可从模具中脱离，在型腔内，粘流态塑料的冷却方法与冷却时长，需要结合塑料的类型来确定。若为结晶类型的塑料，结晶的情况会受到温度的影响，在温度降低相对慢的情况下，结晶会比较充分，若温度降低过快，结晶不充分，同时会产生固化。所以如果是比较小的晶粒，结晶度不高，在制作期间，需要升高模具的温度，避免出现温度降低过快。同时，制件的结构不同，每个位置的壁厚也不相同，并且塑料的导热性能并不好，因此熔料在型腔内冷却时，可能会出现温度差，让收缩比例、内应力都不一样，制件有可能出现形变另。对于热固类型的塑料而言，不同于热塑类型。此类型塑料在模具内，发生的变化就不仅是物理与形态的改变，还存在化学变化，通过线型分子进行交联，成为较大体型的分子，可以理解成在粘流的状态下，成型的同时，也会出现交联固化的现象[9]。1.2塑料成型模具发展趋势在机械技术与成型技术不断发展的同时，模具正朝着效率高、自动化、结构更大、精度更高的方向发展。下面对模具发展的几个方向进行分析：效率与自动化程度更高选用的模具结构不管是效率还是自动化程度都更高，在生产中冷却选用高效类型，可以大大减小成型的周期；设计更稳定的脱模部件，让模具与制件更容易分离；浇注系统设计成热流道类型等。塑料加工设备选用自动化高速类型，并配以技术含量高的模具，在生产效率提高的同时，使得制造成本降低。结构更大，精度更高随着技术的发展，塑料制件的使用范围越来越广泛，从生活用品到建筑、家用电器、电子、手机等各个行业。由此成型模具也朝着越来越大型的方向发展。为了满足生产要求，不断研发出强、硬度高、耐磨性好的原料进行生产。越来越标准化塑料模具的制作越来越标准化，同时标准模具的应用率得到提高。于中国模具制造而言，标准件的使用率以及标准化程度都有待提高，同其他国家相比，差距不小。这些因素限制了国内模具行业的进步，想要让模具的品质更高，生产费用降低，需要加大力度推行标准件。那么确定国标即是首先要做的事，待标准确定之后，生产需按标准来执行；第二步就是在确保标准件品质的前提下扩大生产，让产品的标准化程度提高，减少生产费用；最后需要让标准件的品种更丰富。越来越智能化CAD/CAM/CAE在模具设计中的应用越来越广泛，最近几年来，CAD/CAM技术不管是软件还是硬件，其成本越来越低，让更多的生产厂家接受，给模具的发展起到了很好的推动作用。随着科技的发展，CAD等软件的功能逐渐成熟，其智能化也会进一步发展；注塑工艺和模具的设计在生产塑料模具的企业中起着至关重要的作用。1.3课题研究背景以高分子作为原材料，将其制作成不同的塑料产品。有多种方法可以将高分子材料制作成型，如挤出、注射、吹塑以及压延等，其中使用较多的便是注塑成型，通过注塑工艺，可以制作结构相对复杂的零件，所以注塑成型在工业生产中使用广泛。注塑成型工艺的发展由来已久，早在几十年前，一些发达国家就开始使用注塑工艺加工塑料。发展至今，注塑加工的技术越来越成熟。利用注塑模来生产塑料产品，其过程相对复杂，一个塑料产品，需要设计一套对应的模具，其使用效果会受到设计环境，设计人员经验的影响。在科技的快速发展之下，注塑模具的生产技术将会越来越成熟，在未来的生产领域，将会占大更高的比例。2塑件工艺性分析以及塑件材料分析2.1塑件工艺性分析的内容产品的构造产品的规格与公差要求产品表面的粗糙度2.1.1塑件的几何形状分析本次课题需要对品牌的多功能笔筒进行设计，该产品的形状相对规则并不对称，其构造相对复杂。笔筒的详细构造，如图2-1。图2-1多功能笔筒2.1.2塑件的尺寸及公差分析本次设计的笔筒，其详细的规格，如图2-2可知。图2-2零件图有很多因素会对塑料制件的精度产生影响，综合分析主要有这几点：模具的生产精度，在生产时因工艺环境的改变，成型的收缩比例出现变化，另外磨损也会对模具的规格产生影响，脱模斜度的设计，都会对塑料制件的精度产生影响。要合理选定塑料制件的精度，在符合要求的基础上，精度等级选定为较低的。结合所选原料的性能与零件的成型要求，将公差确定为MT3,没有标注的，公差确定为MT5。2.1.3塑件的表面分析用塑料制作的产品，其外观不仅受到成型工艺的影响，同时也会受到型腔表面状态的影响。在使用模具时，由于摩擦会让型腔出现一定的损坏，使其表面没有那么光滑，所以型腔应该要经常维护。对此次设计的笔筒是不透明的塑料制件，在分析之后，其内部表面与无需配合的面，其粗糙度较大。2.2塑件材料的性能与特点本次设计需要通过注塑模具来制作多功能笔筒。该塑料制件是壳类，通过测量其内壁较薄，结构相对规则，不过成型区域并不简单，结构并不对称，因此不少尺寸需要详细分析。本次设计在确保笔筒外观的前提下，为了满足性能要求，确定用原料PP制作。作为热塑性树脂的一种，PP聚丙烯是通过丙烯聚合得到。在分子链中，若甲基同一侧排列，那么就是等规聚丙烯；若在分子主链中，甲基的排列无规律，便是无规聚丙烯；若在分子主链的两边，甲基的排列呈现交替状态，就是间规聚丙烯。大部分用于工业加工的聚丙烯，其等规类型的含量大致在95%，剩下的则是无规、间规类型的聚丙烯。由此可以看出，工业制品中主要的成分便是等规物。在聚丙烯材料中，有时会包含丙烯和一些乙烯的共聚物。该固体原料正常情况下，是无色半透明状态，没有毒性也没有臭味。因其结构相对规则，结晶化程度较高，其熔点为167℃。由此可见，该原料有较好的耐热性与耐腐蚀性，可通过蒸汽对进行其消毒。它的密度很小，在塑料中是最轻的。不过此类塑料抵抗冲击的性能不高，极易老化，不过可对其改性得到缓解。原料PP遇热变形的温度低，透明度与光泽度都不高，刚性较小，不过具备一定的抗冲击的强度。在PP原料中，其抵抗冲击的强度与乙烯的含量相关，乙烯成分越多，其强度就越大。该原料有较好的抗划性能。使用PP作为原料，应力开裂的现象不会出现。PP在熔融状态时，流动的速度在区间。若小，PP抵抗冲击的性能就更好，不过其延展强度就相对小。若两种塑料原料的相同，从抵抗冲击的强度来看，共聚型要高于均聚型。由于其结晶原料，PP的收缩比例正常在区间。2.3塑件体积及重量计算分析热塑类型塑料的成型要求，原料PP，其密度。估算出塑料制件的体积：制件的壁厚均值：制件的体积：算出塑料制件的重量：2.4塑件结构分析前面确定了笔筒制作所用原理，并算出来其体积和质量。所设计的笔筒，在确定其几何尺寸时，需要满足以下原则：确保制件能正常使用，并且满足外表面的要求。在设计时尽量展示出原料的优点。易于生产成型。让模具的构造更简洁。笔筒的规格，即长×宽×高=，通过注塑工艺，可制作成型。结合设计要求，笔筒的外壳精度为一般，通过资料确定，PP精度MT3。设计制件的脱模斜度，在此次设计中，PP脱模斜度在下表2.2中详细标注。表2.2PP脱模斜度[27]材料名称型腔型芯PP在分析完笔筒的形状之后，设计型腔与型芯中的脱模斜度依次为1°，50′。对笔筒零件的壁厚与成型工艺进行分析，在零件图中，有详细的参数。设计的多功能笔筒，其三维造型，如图2-3可知，其内侧三维构造，如图2-4可知。图2-3多功能笔筒外侧三维造型图图2-4多功能笔筒内侧三维造型图3成型方案确定以及注塑模设计3.1注塑机的选择3.1.1估算塑件体积、确定型腔数目前面已确定笔筒的体积这里对型腔个数进行确定确定型腔的个数，需要考虑的因素较多，如技术要求、生产设备、经济性等。若从经济性考虑，需求量大的塑料制件，需要选用较大的设备，设备中型腔的数量也较多。若塑料制件有较高的精度要求时，设计的型腔数量适量减小。在制造期间，型腔较多的模具，制作费用要远远高于一个型腔的模具，真正制作时，费用的高低不是倍数比。从塑料制件生产费用中模具生产费用的占比来分析，设计多个型腔的费用较高。并且多个型腔的制造难度较大，若型腔中的某一个出现损坏，生产需要暂停，直接影响生产效率。在分析笔筒的外部构造与匹配要求之后，在模具中设计型腔两个。3.1.2初选注射机对浇注部件中的凝料进行估算Vz—一个塑料制件制作成型的体积(cm3)Vj—设计的浇注系统体积(cm3)大多要满足，Vg—制作一个产品需要的注塑容量最大值(cm³)V—注塑部件的总体积(cm³)n—腔个数结合笔筒的构造，将注塑设备的型号暂定XS-ZY-125。设备的详细参数，如表3-1可知。表3-1XS-ZY-125的各项参数[27]名称数值螺杆的直径（mm）Φ42设备注射时的容量（cm3）525进行注射时的压力（MPa）319锁紧模具的力（KN）注射面积的最大值（cm2）1250320模具的厚度最大（mm）600模具的厚度最小（mm）200模板运行尺寸（mm）800喷嘴球位置的半径（mm）15喷嘴孔位置的直径（mm）43.1.3注射压力校核需要对生产所用的注塑机压力P进行验证，所用设备的压力要满足塑料产品注塑成型的压力要求。注射的压力可以这样来验证:对原料PP的成型要求进行了解之后，可知其注射的压力的取值区间为。按照前面确定的设备型号，其注射压力为119MPa；由此可知，所选压力机的注射压力满足要求。3.1.4开模行程校核若注射设备中合模系统为液压机械类型，机器的开模行程需要由连杆部件与其它部件的冲压行程来确定。冲压行程的可调节量直接影响开模行程。本次设计的注塑模为单分型面类型，在注塑设备中只使用，需要对开模尺寸与设备的开模行程最大值进行验证，可以通过图4.1中的标注，对开模行程进行验证。图3.1开模行程校核示意图本次设计的注塑模为单分型面类型，可以这样来对开模形成进行验证：H1—制件需要的脱模尺寸；H2—制件的高（含浇注部件内的凝固原料）。S—设备移动模板行程的最大值，mm；H—需要的开模尺寸，mm；分析完模具构造并进行相应的计算之后：；可有：300mm=S＞；验证可知，所选的注塑机，符合要求。3.1.5推顶装置校核在注塑模具设计时，需要注意设计的脱模部件要同顶出部件能够匹配。。笔筒注塑模的设计中，塑料制件通过顶杆与推板共同作用推出，为了让塑料制件在顶出出不发生形变，每个部分顶出的力要满足均匀的要求。该部件的详细构造，在装配图中已绘制出。3.2成型方案确定3.2.1分型面位置把模具按照一定的要求，划分成两个或者多个重要部分，这些接触表面在分离时，可将制件或者浇注部件中的凝料取出，在制作成型时，将其封闭期里，这种表面就是分型面。在确定分型面时，如下要求需要满足：塑料制件更易脱离模具，在模具打开时，产品最好处于动模一侧。满足塑料制件的精度。符合塑料制件外表面的要求。方便模具的生产。不会影响成型的面积不会影响注塑模的排气。不会影响模具中的侧向抽芯。在塑料制件外部轮廓的最大位置设计分型面。从产品脱模方便与模具的构造尽量不复杂方面考虑，本次设计的分型面，如图3-2可知。图3-2分型面形式选取示意图3.2.2脱模方式从整体而言，笔筒属于壁薄的零件，在与模具分离时，设计了推板与推杆配合将其顶出，这样设计的顶出力相对均匀，塑料制件不容易产生形变。3.2.3浇注系统与排气形式注塑模具中，设计了两个型腔，设计侧浇口，进料从内侧进入，排除型腔内的气体，需要设计合理的分型面。将排气槽设置于分型面位置。若型腔与型芯为组合类型，排除型腔的气体可通过其配合的间隙来完成。如图3-3中展示了此次设计的排气方式。图3-3排气形式示意图3.2.4冷却系统与加热系统想要让模内的温度符合加工工艺的要求，要设计温度控制系统，完成模具温度的控制。在所用原料为热塑性时，注塑模具中需要设计冷却系统，来完成模具温度的调控。在本次笔筒注塑模设计中，冷却系统设计了冷水流道，模具中的温度通过水管里循环的水流降低，实现温度的控制。3.2.5确定成型零部件的结构形式注塑模中的成型零部件，大多为这几种类型，即整体，整体嵌入与镶拼组合三大类。若零部件为整体式，就不会产生组装的误差，有较高的精度；若为镶拼组合类型，其制作要求不高，在零件损坏的情况下易于更换。考虑到模具易生产与维修简单等因素，此次模具中的零部件为整体嵌入类型，在制作时，于定模模板处嵌入凹模，于动模模板处嵌入凸模。3.2.6确定模具总体结构此次设计的零件为品牌的多功能笔筒，其构造有一定的复杂性，不过整体而言属于薄壁零件。前面已确定模具中设置单个分型面，模具的构造为两板类型，另外，动、定模确定了整体嵌入的构造。观察装配图，可见其详细构造。3.3浇注系统设计3.3.1主流道尺寸熔料从设备注射出来之后，最先到达的部分便是主流道，通过主流道将熔料分流至型腔与分流道内。主流道设置的形状是圆锥形，锥角基本设计为，其内壁满足。如此设置可以让熔料更容易朝前流动，在模具打开时，流道内的凝料方便分离。主流道所在位置需要与设备的喷嘴部分频繁接触，因此一般不会将其设置于定模板处，需要将其设置成衬套，镶嵌到定模板之中。主流道与喷嘴频繁接触的位置，大多设计成半球形的凹坑，这样的设计可以配合的更紧密，防止高压的情况下，发生溢料现象。设计的凹坑球位置，其半径为R2，喷嘴球头位置的半径为R1，R2应大于R11～2mm，在主流道中，较小一端的直径是d2，注喷嘴口位置，其直径是d2应大于d1约，大多会用锥角的设计不可过大，大多是。在主流道较大一端，设计圆角进行过渡，此处的半径设计为。观察图3.4，可知喷嘴位置与衬套相接触的面，其尺寸关系。图3-4喷嘴与主流道衬套接触面尺寸关系示意图，此处定为5mm此处定为,此处定为3.3.2浇口套设计在主流道部分需要设计衬套，确定用优质钢来加工衬套，之后进行热处理，使其硬度满足要求。把衬套中的大圆盘制作成注塑模定位圈，可以对模具进行固定。以T8/T10钢来制作衬套，可以满足刚度要求。在主流道较小端的入口位置会与设备的喷嘴位置频繁接触，因此其所用原料要有一定的耐磨性。所以大多会将此处设计成可以更换的浇口套，将浇口套的规格设计成。3.3.3分流道的设计在主流道与浇口的这部分通道，便是分流道，作为连接主流道与浇口的部位，熔料也需要流经该处。设计的分流道，在确保压力传递的同时，要满足型腔填充完整的要求。在熔料流动期间，尽量减小压力损失，确保熔料在流入型腔的过程中，均匀平衡。设计分流道，要有较大的截面考虑到压力传递期间损失较小，分流道设计时，尽量设计较大的截面。结合本次设计要求，确定分流到的截面为圆形。确定分流道内的粗糙度设计分流道时，其表面大多要满足。这样可以让外层熔料流动的阻力增大，防止滑移现象，让中心曾的剪切速率提高。在分流道内，在模具外层的熔料温度降低较快，处于中心位置的熔料有较好流动状态，所以在分流道的内部表面，Ra大多取1.6μm，这样设计，不会让熔料的外部温度降低过快而出现速度差，确保了流动期间的剪切速率。真正制作期间，流道通过铣床加工之后，需要进行省模，这样处理可将生产出现的纹理去除。3.3.4浇口形式和尺寸连接主流道与模具型腔中间的部分，便是浇口。在浇注部件中，最小截面位于浇口处浇注系统中，浇口的设计尤其关键。塑料制件的性能与品质会受到浇口所处的位置、构造以及规格等因素的影响。在注塑模设计期间，浇口所处的位置、规格都需要进行合理设计。在首次试模之后，需要查看浇口的位置与规格是否合适，不合适需要及时修改。不管是设计哪一种类型的浇口，浇口设计的位置，都会影响塑料制件的性能与品质。所以，只有合理设计了浇口位置，是确保制件品质的基础。另外，设计的浇口位置还会对模具的构造有一定的影响。整体而言，若想塑料制件的性能良好，外表光滑，浇口设计的位置，是非常关键。在设计浇口位置时，需要注意一下几点：流动尺寸最大程度的缩短；于制件壁厚较大位置设置浇口；尽可能让熔接痕减少，提高制件的强度；初始值要适当的取较小值，在进行试模期间，可以有合理的修正空间；防止出现喷射。设计的浇口位置，最好不要有较大的冲击；不可影响制件的外观。对多功能笔筒的特征进行分析，通过软件Moldflow中的CAE来完成。生产工艺的各项参数，如表3-2中标注，软件分析如图3-5。表3-2工艺参数模温熔料温进行注射的压力保压80℃230℃80MPa60MPa图3-5浇口位置分析图从图中可以看出，此次浇口设计在笔筒的中心位置是最合理的，考虑到笔筒外观的要求，这里将浇口设置成侧浇口。设计的侧浇口同分流道的中间线，其夹角大多设计成30°～55°，其截面大多设置成圆形。3.3.5冷料穴注射一次之后，设备的喷嘴位置到主流道口位置，因为温度降低太快，熔料的流动性会受到影响，若此处低温的熔料到达型腔，产品的品质会受其影响。想要避免这种现象，设计一个洞穴，来将这些低温的熔料收集起来，避免让其流入至型腔，用来盛放注射间隙冷料的部分，就是冷料穴。结合实际要求，有的冷料穴设计于主流道的后面，有的设计在每个分流道转向的区域，还有的设计于型腔尾部。大多会将冷料穴设计于主流道相对的动模模板位置，它的直径可以相同于主流道较大端直径，或者是稍大都可以，其深度大约是1.5～2倍直径，设计的冷料穴体积不可小于小于冷料体积。在此次设计中，主、分流道处于相同的竖直面，所以于主流道的末端设计冷料穴。3.4成型零件的工作尺寸计算在笔筒注塑模设计中，型芯与型腔的尺寸通过公差带法来算出。这种计算方式，是利用成型收缩比例的最大值Smax与最小值Smin来算。利用这种方法进行计算，有相对严密的推导流程，能够确保制件尺寸在公差范围内。另外这样的算法，可以预留足够的修磨空间，易于修模，增加的模具的使用时长。前面确定用PP来制作，该原料的收缩比例。那么成型塑料制品的收缩比例最大为；最小是；将收缩比例均值算出Scp==已确定笔筒的精度为MT3级可以这样算出径向（型腔）规格:+δz可以这样算出型腔的高:可以这样算出型芯的径向规格:可以这样来算型芯的高算出的数据在下表中列出表3-3数据产品规格（mm）设计的模具规格（mm）120120.08+0.1957574.92+0.1651615.77+0.1051817.78+0.105115115.92-0.1457070.62-0.11515.515.68-0.05513.513.66-0.053.5导向机构的设计在注塑模具关闭时，想要确保型腔的结构与精度，合模的方向与位置需要固定，这就需要设置导向部件来完成此项工作。使用较多的导向部件，是在型腔的周围设计导柱与导套2～4对，这些导套与导柱之间可以相互匹配。3.5.1导向零件的作用防止模具在安装期间，不会出现方向错误，这样成型零件也不易被损坏。在模具闭合时，让型腔处于合理的位置，可以让塑料制件的壁厚更均匀。在动、定模关闭期间，需要导向部件最先接触，对动、定模的方向进行引导，防止凸模先到达型腔，出现损坏。所以，设计的导柱，需要高于凸模的端面6～8mm。在注射进型腔时，熔料是高温高压的状态，此时出现一定的单向侧压力。若型腔的侧面没有对称，或者模具的中心不处于成型的压力中心位置，那么侧压力将会较大，这些都需要设计导向部件来分担。若出现侧压力单向较大时，另外需要设置锥面定位部件。对型腔模板与动模位置的推件模板起到支撑的作用。3.5.2导柱导向机构的设计设计导柱：要设计导柱、导套，也可以设计成导向孔的构造。设计的导柱要高于凸模6～8cm。设计成锥形或半球形的导柱端面。设计的导柱，其表面要有足够的耐磨损性能。在与模板匹配时，需要过渡配合。设计导柱、模板之间的连接。设计导套：在厚模板内，大多会使用直导套，这样可让模板镗孔的深减小，设计多个导套（带头）Ⅰ型于浮动的模板之中，在多种情况均可使用；Ⅰ型类型与有肩类型的导柱，用途一样。设计导套要满足这些要求：设计一定的圆角于导套的前端。硬度不高于导柱。同模板制件匹配的面，要有合理的粗糙度。导套同模板之间的连接，要以合理的方式。3.6脱模机构设计3.6.1脱模机构设计原则想要把塑料制件从模具中取出，需要先将制件从成型零件中分离出来，让那个制件与成型零件分离，要通过脱模部件里完成。在注塑模具的脱模部件中，包含了推出零件及其固定板，推板，导向以及复位等部件。设计推出部件，要注意这些问题：最好于动模处设计推出机构，这样注塑设备更容易驱动推出部件，若由于形状的原因，塑料产品无法预留在动模处，要设计强留，亦可于定模位置设计推出部件。设计的推出部件，在工作期间要稳定，运行时灵活度高，易于生产，方便维修与更换。设计的推杆所处的位置与推杆个数，需要结合笔筒的构造、规格以及所用原材料来确定。以塑料制件不出现形变、损伤、满足精度要求为基础进行设计。大多会在塑料制件最能承受力的位置设计推杆。塑料制件在推出时，阻力大的位置，需要设计够大的推件力，确保塑料制品的每一个位置受力均匀。推杆孔的方向要平行与推板运行的方向，同推杆制件的匹配，要合理设计，太松太紧均不合理，防止推杆出现损坏，或者制件产生毛边。大多会以H7/f6进行配合。3.6.2脱模力的计算塑料制件在温度降低期间，会将型芯或者凸模包紧，出现包紧的力。影响包紧力大小的因素很多，如塑料制件的收缩比例、产品壁厚、规格与结构、制件的刚度，塑料产品同型腔与型芯的表面精度，脱模时的阻力，产品所用原料类型，注射加工的压力，模具打开的时间，设计的脱模倾斜程度等。若塑料制件是壳形没有通孔，还需要考虑大气的压力。不过在对脱模的力进行计算时，只对主要的因素进行考虑，算出的脱模的力要比这些阻力之和大。在打开模具的瞬间这些阻力最大，因此在确定脱模力时，大多会以初始值为标准。前面分析过，初始的脱模力为最大。确定脱模的力，主要从这几个方面考虑，产品脱出的阻力，受到的大气压力，产品粘附的力、脱模部件工作的阻力。由t/d=2.5/120=0.021<0.05，可知笔筒的壁厚较薄，属于矩形零件。那么可以这样来算壁薄矩形件的脱模力F=+0.1A(N)上式之中：F—脱模所需的力，N；QUOTE—笔筒的壁厚均值，cm；E—笔筒的弹性模量，N/cm2；S—笔筒收缩比例均值；L—包住的凸模长，cm；ƒ—笔筒与钢制件，摩擦的系数；QUOTE—零件的泊松比；k2—无量纲相关的系数；QUOTE—脱模的倾斜度；A—型腔在分型面投影的区域，cm2。通过书籍可查到各项参数：QUOTE5；；；QUOTE；；；QUOTE；.即可算出：3.6.3脱模机构的形式此次设计的推出部件为推板推出。使用推板来推出，塑料制件的表面不会有推出痕，并且笔筒受到的推力均匀、稳定，有较大的推力，构造不复杂，对于壳类零件或者是对表面有较高要求的零件比较合适。可以这样确定推板的厚：t=0.54L0QUOTE上式之中L0——两个推杆间隔的尺寸最大值；B——设计的推件板宽；t——推件板厚度；E——与弹性相关的模量；F——脱模的力；[δ]——变形量的许用值。通过资料得到：，，，,。可以算出：3.7冷却系统的设计原则在注塑模具中，塑料制品的品质会受到型腔内壁温度的影响。正常来说，一个制作成型的周期内，模具内温度的冷却，需要占用75%的时间，由此可知，想要让生产的效率提高，需要缩短冷却所用的时间，加快冷却效率。设计冷却部件，需要注意的问题有：合理设计水流道的位置，首先要确保型芯位置的温度，不能影响脱模机构的工作；设计时，要有一定的水压，可以确保水管内水的流动速度；设计的管道，其直径大多确定;设计的水流道，需要满足均匀的要求，孔壁同型腔内壁间隔的尺寸为、孔壁与孔壁间，间隔的尺寸;在浇注部件，冷却需要加强，可输入温度较低的水。水流管道的设计，构造不可复制，易于加工，费用不高。结合笔筒的构造，于动、定模位置分别设计一条水管，该水管为U型。冷却系统设计的详细构造，如图3-6。图3-6冷却水道示意图3.7.1冷却时间计算注射期间，塑料制品的冷却时长，就是熔料充满整个型腔至模具打开产品取出的这个时间。确定冷却时长，是以塑料产品整个固定，具备足够的强、刚度为前提。在整个生产周期中，冷却时间占80%。由于此次制作的塑料产品为壁薄零件，可以这样来算出：—与原料相关的热扩散系数，mm2/s；；—壁的厚；这里取均值2.5mm；—注射时的温度，℃；所用原理PP的注射，其温度230℃；Te—PP热变形的温度，℃；PP为90℃Tm—所用模具的温度，℃；此处定为80℃即可算出：3.7.2冷却管道尺寸选择笔筒的内部，其构造相对复杂，不过其内壁较薄，整体上看，是包紧类型的型芯零件。想要让冷却的效果更好，将流道设计成直径8mm，水流进、出的孔，将其直径设置成10mm。3.8模架及零件设计图型腔结合该零件的构造，确定整体嵌入类的型腔。这样的构造易于生产，也可以节省制作所用原料。如图3-7，可知型腔的构造。图3-7多功能笔筒型腔设计型芯想要减小优质钢的用量，设计组合类型的型芯。把型腔同固定模板使用不相同的原料制作，并进行热处理，通过轴肩完成固定。型芯的详细狗，如图3-8。图3-8多功能笔筒型芯4模具的三维造型以及模具动作过程设计完二维图，并完成绘制，需要进行三维造型。利用CAE技术，设计合理的工序，把绘制好的三维图，输送至生产的机床，绘制的二维图给钳工、技工用作参考，其准则是三维图，对模具进行生产。4.1模具的三维造型笔筒零件的三维建模，通过软件UG完成，建成的三维模型，如图4-1可见。图4-1模具设计示意图4.2模具动作过程如图4-2中，阐述了模具的整个工作流程。图4-2模具的工作流程5注塑工艺分析通过仿真软件Moldflow对零件进行了分析。详细的操作如下:对网格进行划分。确定PP为生产用料。设计注射的位置。对各项工艺参数进行设计。本次注塑生产中，各项工艺参数，如表5-1中标注出。选用的注塑设备，详细参数标注于表5-2。表5-1工艺参数模温熔料温进行注射的压力保压80℃230℃80MPa60MPa表5-2XS-ZY-125设备的规格进行注射的容量/（cm3）压力/105Pa锁紧模具的力/10KN注射面积的最大值/cm2125119090320进行分析：如图5-1中可观察到充填需要的时间，最后充填的位置在红色范围。充填相对均匀，没有短射情况。图5-1充填时间如图5-2标注了填充与保压期间，注塑压力的边哈。注射时，压力最大是22.77MPa。图5.2充填/保压切换时压力分布如图5-3可知，完成充填之后，体积与温度的变化，小孔位置的体积温度相对小。该位置的壁厚是2mm，比壁厚的均值2.5mm小。图5-3充填结束时的体积温度在整个注射周期中，注射加工的压力与时间的变化，如图5-4可知，通过图可以看出，注射时，压力最大为48MPa，所选注塑设备，正常运行的压力小于119MPa。图5-4注射位置处压力在整个注射周期内，锁紧模具的力会随着时间发生变化，如图5-5可知变化详情，锁紧模具的力最大是20T，所用设备的正常值是90T，因此设计合理。图5.5锁模力在完成充填时，压力的变化如图5-6中标注，其中压力最大为23.57MPa，所用设备正常的压力是119MPa。图5-6完成充填的压力笔筒固定成型需要的时间是2.35S,以确保产品品质为基础，这个固定要符合生产效率的规定。图5-7固定时长如图5-9可知气穴分布的情况，该塑料制件的气穴设计了六处，有4处是在型芯与型腔的匹配位置。因此，所设计的模具，有较好的排气能力。图5-9气穴笔筒整体的变形状态如图5-10，如图发现，形变比例最大为2mm，不会对笔筒的外观产生影响。5-10综合变形在Moldflow中完成了工艺分析，得到如下参数：笔筒填充所需的时间是2.035s;所模的力最大是30KN;完成充填，压力最大为19.35MPa，塑料制件收缩的比例最大、最小分别是、；固定成型需要27.16s，可能有5个位置会出现气穴。通过分析可知，塑料制件翘曲的并不大，也没有短射情况出现，所以此次设计是合理的。结论将笔筒注塑成型期间各项参数进行确定：进行注塑的温度区间，进行注射的压力区间，保压需要的压力，冷却需要的时间，注射时，压力最大为48MPa，笔筒填充所需的时间是2.035s;笔筒零件的收缩比例1.015%。注塑模的设计过程：确定注塑设备，对其进行验证，在满足要求的情况下，设计浇口类型，为潜伏类型；模具内气体的排除，通过匹配间隙完成；结合该零件的构造，确定整体嵌入类的型腔。笔筒的内壁较薄，设计的侧孔进行抽芯，因此模具的构造为单分型面两板类型；设计了环绕类型的水流管道，对模具进行冷却；导向通过导柱导套完成，设计了推杆顶板将笔筒顶出。参考文献[1]KrizsmaSz.,KovácsN.K.,KovacsJ.G.,SupliczA..In-situmonitoringofdeformationinrapidprototypedinjectionmoulds[J].AdditiveManufacturing,2021(prepublish).[2]张明军,范希营,周倩倩.具有镶嵌式型芯结构的油泵联接支架注塑模具设计[J].南方农机,2021,52(07):102-104.[3]Chil-ChyuanKuo,Zi-FanJiang,Ming-XueYang,Bing-JunYou,Wei-ChengZhong.Effectsofcoolingchannellayoutonthecoolingperformanceofrapidinjectionmold[J].TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,2021(prepublish).[4]王颖,陈开源,陈建平,何智敏.带有外凹槽的内螺纹管接头注塑模具设计[J].工程塑料应用,2021,49(04):89-93.[5]谭克京,高凯,滕伟,覃宽树.一种汽车外饰双色零件注塑模具设计与研究[J].时代汽车,2021(08):132-134.[6]张平,梁丽娜.某车型空调控制器IMD工艺面板起泡问题改进分析[J].时代汽车,2021(08):147-149.[7]徐自明.某医疗器械带金属嵌件塑件的注塑模具设计[J].合成树脂及塑料,2021,3