畢業(yè)設(shè)計圓珠筆配件模具設(shè)計說明書.

1、1.塑件分析和材料特性及工藝參數(shù)1.1 塑件的用途塑件為圓珠筆配件，用于圓珠筆的組裝。1.2 塑件原材料的選擇PP的材料名稱是聚丙烯（百折膠）。百折膠質(zhì)輕，可浮于水，它具有高的結(jié)晶度，高耐磨性，高溫沖擊性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，衛(wèi)生性能好，無毒，耐熱性高，可在100攝氏度左右使用，突出的延伸性能和抗疲勞性能?？蓱?yīng)用于微波爐、餐具、盆、塑料桶、保溫瓶外殼、編織袋等生活用品，也可用于法蘭，齒輪，接頭，把手等工業(yè)元件。PP的最大缺點(diǎn)就是容易氧化老化?？捎锰砑涌寡趸瘎┡c紫外光吸收劑等加以克服。1.3 塑件圖塑件公差等級選為MT4。塑件尺寸和表面粗糙度如圖1.1所示 圖1.1 塑件三視圖1.4 塑件材料成型特

2、性參數(shù)表1.1 PP主要性能參數(shù)性能參數(shù)數(shù)據(jù)成型收縮率/% 拉伸模量E/×103Mpa泊松比與鋼的摩擦因數(shù)f屈服強(qiáng)度/MPa拉伸強(qiáng)度/MPa密度/（g/cm3）熱變形溫度/玻璃化溫度/熔點(diǎn)/2 20.250.237340.9100-101701.5塑件材料的成型工藝參數(shù)表1.2 PP成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)料筒溫度/后部160-180中部180-200前部200-230噴嘴溫度/180-190模具溫度/20-60注射壓力/Mpa70-100螺桿轉(zhuǎn)速/(r·min-1)70-802. 注射機(jī)的選擇與校核2.1 計算塑件的質(zhì)量和體積通過估算得塑件體積V=m/=2.5/0.9=2.7

3、32.2 選擇設(shè)備的型號、規(guī)格，確定型腔數(shù)根據(jù)以上所計算的結(jié)果，可選擇設(shè)備型號、規(guī)格、確定型腔數(shù)。注射機(jī)的額定注射量為Vb，每次的注射量不超過它的80%，即n=(0.-)/ （2.1） 式中 n型腔數(shù)；Vj澆注系統(tǒng)的體積（g）；塑件體積。估算澆注系統(tǒng)的體積Vj：根據(jù)澆注系統(tǒng)初步方案進(jìn)行估算澆注系統(tǒng)體積。=0.78因此采用一模一腔，即n=1則 Vb=(nVg+Vj)/0.8= 49.3 根據(jù)所計算的各項(xiàng)參數(shù)，選用SZ10/16型注塑機(jī)，注塑機(jī)的參數(shù)如下：表2.1 注射機(jī)的主要參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)理論注射容量/cm3螺桿直徑/mm注射壓力/MPa塑化能力/g·s-1注射速度/ g

4、3;s-1螺桿轉(zhuǎn)速/r·min-1101515010拉桿內(nèi)間距/mm移模行程/mm模板最大厚度/mm模板最小厚度/mm噴嘴球半徑/mm鎖模力/KN18013015060101602.3 鎖模力的校核由于高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個很大的推力，這個力應(yīng)小于注射機(jī)的公稱鎖模力，否則將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象即： （2.2）式中 注射機(jī)的公稱鎖模力（N），本次設(shè)計中，=160KN；P注射時型腔內(nèi)注射壓力，由下表得： P =25MPa； 表2.2常用塑料注射成型時型腔平均壓力單位：MPa塑件特點(diǎn)容易成型的塑件一般塑件中等粘度及有精度要求的塑件高粘度及高精度、難充模塑料25303540塑件和澆注系統(tǒng)

5、在分型面上的垂直投影面積之和（mm2）。 = nA1+A2 （2.3）其中單個塑件在分型面上的投影面積（mm2）流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積（mm2）本模具采用一模一腔，因此= 9980mm2則F=0.1*9.98*56.7=56.6KN 則F<160KN所以注塑機(jī)的鎖模力能夠滿足要求。2.4 注射壓力的校核SZ10/16注射機(jī)的最大注射壓力為150MPa，能夠滿足pp塑料成型所需要的注射壓力25MPa的要求。2.5 開模行程的校核注射機(jī)開模行程應(yīng)大于模具開模時取出塑件(包括澆注系統(tǒng))所需要的開模距，即滿足下式： （2.4） 式中 Sk注射機(jī)的行程(SZ10/16注射機(jī)的Sk

6、130mm)；H1脫模距離(頂出距離),H110mm；H2塑件高度+澆注系統(tǒng)高度，H250mm則 H1+ H2+10mm70mm<130mm所以能夠滿足要求。 3. 澆注系統(tǒng)的設(shè)計3.1 確定成型位置由于塑件有直柄，我們將兩個滑塊安排在直柄的兩側(cè)，每個滑塊成型直柄的一半。3.2 分型面的選擇選擇分型面的原則：(1)有利于脫模；(2)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求；(3)有利于成型零件的加工制造；(4)分型面數(shù)目與形狀通常采用平行分型面，即采用一個與注射機(jī)開模運(yùn)動方向垂直的分型面；(5)型腔方位的確定：在決定型腔在模具內(nèi)的方位時，分型面的選擇應(yīng)盡量防止形成側(cè)孔或側(cè)凹，以避免采用比較復(fù)雜

7、的模具結(jié)構(gòu)；(6)有利于側(cè)向抽芯；(7)考慮側(cè)向抽拔距；(8)應(yīng)將抽芯或分型距離長的方向置于動、定模的開合模方向上，而將短抽拔距作為側(cè)向分型芯或抽芯，并注意將側(cè)抽芯放在動模邊，避免定模抽芯；(9)鎖緊模具的要求；(10)有利于排氣；分型面(11)分型面的選擇應(yīng)考慮注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)。綜上所述，結(jié)合本塑件實(shí)際情況，將分型面定為如圖3.1所示圖3.1 裝配側(cè)視圖3.3 流道設(shè)計3.31主流道的設(shè)計噴嘴孔口徑3主流道小端直徑為3.5+（0.51)=44.5mm 取d=4mm錐角不宜過大，一般取26度 則取4°d1為噴嘴孔直徑 d1=3主流道球面半徑 SR=10+(12)=11mm球面配合高度

8、 h=3mm主流道大端直徑 D=3mm(經(jīng)計算)主流道長度一般劑量小于60mm 取L=30mm 為了使熔融塑料順利進(jìn)入分流道，可子啊主流道出料端設(shè)計半徑R=3mm的圓弧過度。 3.32分流道設(shè)計2.1.2估算流道凝料體積分流道采用梯形截面，分流道示意圖如圖所示。3.33冷料井和澆口的設(shè)計 冷料井設(shè)在主流道正對面的動模上，直徑大于主流道大端直徑，由于采用三板式，故在末端設(shè)計一半徑為3.5mm的冷料井，在分流道兩端也開設(shè)冷料井。采用點(diǎn)澆口，以便料均勻流入。設(shè)計點(diǎn)澆口直徑為1.5mm，澆口臺階長度為0.8mm。 流主道、分流道、冷料井和澆口的示意圖如圖所示。3.4 流程比的校核在確定澆口位置及數(shù)量時

9、，對于大型塑件還應(yīng)該考慮所允許的最大流程比。因?yàn)楫?dāng)塑件壁厚較小，而流程較長時，不但內(nèi)應(yīng)力增大，而且會因?yàn)榱狭鳒囟冉档洼^多而造成注射不滿，這時必須增大塑件的壁厚，或增加澆口數(shù)量、改變澆口位置，以縮短最大流程。流程比是指塑料熔體在型腔內(nèi)流動的最大流程與其厚度之比。即： （3.1）B流程比；L各段流程長度；t各段流程的型腔厚度；允許的流程比，（這里塑料PP的允許流程比為200-240）解得B=47<200所以在允許的范圍內(nèi)，可行。 4. 成型零部件的設(shè)計與計算4.1 排氣槽的設(shè)計此設(shè)計為小型制件，排氣量不大，且排氣點(diǎn)正好在分型面上，可利用分型面閉合時的微小間隙排氣，不需再開設(shè)專門的排氣槽。4.

10、2 型腔結(jié)構(gòu)的設(shè)計由于塑件尺寸較小，故本設(shè)計采用整體嵌入式型腔。4.3 成型零件徑向尺寸的計算4.3.1 型腔徑向尺寸的計算PP平均收縮率Scp=2%；模具型腔制造公差等級為IT7。型腔徑向尺寸按下式計算 =+×3/4為正偏差 （4.1）式中 型腔名義尺寸；mm /2制件名義尺寸；mm 制件允許公差；mm 平均收縮率；0.6%對于LS=14mm，=0.27Lm=13.87mm模具型腔按IT7級精度制造，其制造偏差Z=0.09得型腔徑向名義尺寸Lm=13.87+0.09mm4.3.2 型芯徑向尺寸的計算用平均收縮率按下式計算 =+×3/4為負(fù)偏差 （4.2）式中 型芯名義尺寸

11、；mm制件名義尺寸；mm 型芯允許公差；mm 制件允許公差；mm平均收縮率,0.6%對于=12，=0.24，模具型芯按IT7級精度制造，其制造偏差/3=0.08得其徑向名義尺寸=12.25-0.08mm4.4 成型零件深度尺寸的計算4.4.1 型腔深度尺寸的計算型腔深度尺寸按下式計算 正偏差 （4.3）式中 型腔名義尺寸；mm制件名義尺寸；mm 型腔允許公差；mm 制件允許公差；mm平均收縮率；0.6%對于 =10， =0.24 模具型腔按IT7級精度制造，其制造偏差=0.06得型腔深度名義尺寸=9.9+0.06mm4.4.2 成型塑件內(nèi)孔型芯高度尺寸的計算型芯高度尺寸按下式計算 負(fù)偏差 （4

12、.4）式中 型芯名義尺寸；mm制件名義尺寸；mm 型芯允許公差；mm 制件允許公差；mm平均收縮率；0.6%對于=60mm，=0.56 模具型腔按IT7級精度制造，其制造偏差Z=0.19得型腔深度名義尺寸=60.73-0.194.5 型腔壁厚的計算型腔可以簡化成組合式圓形型腔，4.5.1 側(cè)壁厚度計算：型腔壁厚尺寸計算，型腔用45號鋼加工。剛度條件：壁厚S=R-r=r (4.5)所以上式=42.5×=11.9mm 強(qiáng)度條件：S=r（）=42.5×（）=4.25 mm其中=600Mpa4.5.2 底版厚度計算S=14.5mm (4.6) 按強(qiáng)度計算：S=11.3mm取底板厚度

13、s=15mm 5. 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計在注射成型的每一循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中脫出，脫出塑件的機(jī)構(gòu)成為脫模機(jī)構(gòu)或頂出機(jī)構(gòu)。5.1脫模力的計算 (5.1) = E為塑件的拉伸模量，t為平均壁厚，L塑件包緊型心的長度。計算得包緊離即脫模力F=16400N 6. 側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計當(dāng)注射成型側(cè)壁帶有孔、凸臺等的塑料制件時，模具上成型該處的零件就必須制成可側(cè)向移動的零件，以便衣脫模之前先抽掉側(cè)向成型零件，否則就無法脫模。帶動側(cè)向成型零件作側(cè)向移動的整個機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。對于成型側(cè)向凸臺的情況，常常稱為側(cè)向分型，對于成型側(cè)孔或側(cè)凹的情況，往往稱為側(cè)向抽芯，但是，在一般的設(shè)計中，側(cè)向分型與

14、側(cè)向抽芯常?；鞛橐徽?，不加分辯，統(tǒng)稱為側(cè)向分型抽芯，甚至只稱側(cè)向抽芯。 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的分類 根據(jù)動力來源的不同，側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)一般可分為機(jī)動、液壓(雙動)或氣動以及手動等三大類型。6.1 抽拔力和抽拔距的計算Q=(6.1)=377KN 根據(jù)塑件的形狀結(jié)構(gòu)分析，抽拔距S=Si+2mm=11mm6.2 斜道柱的設(shè)計與計算（6.2）取傾斜角20度，則其有效工作長度L=55mm。 圖6.1 斜導(dǎo)柱主視圖 7.合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要作用有定位、導(dǎo)向、承受一定的側(cè)壓力。7.1 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計導(dǎo)柱的設(shè)計如圖7.1所示。圖 7.1 導(dǎo)柱示意圖7.2導(dǎo)套的設(shè)計 導(dǎo)套的設(shè)計如圖7.2所示。圖7

15、.2導(dǎo)套示意圖7.3 導(dǎo)柱的布置常見的導(dǎo)柱有兩根至四根不等，其布置原則是必須保證定模只能按一個方向合模，不要在裝配時或合模時因?yàn)榉轿桓沐e使模具破壞。本設(shè)計采用四根相同直徑的導(dǎo)柱不對稱布置，如圖7.3所示。圖7.3 導(dǎo)柱布置形式 8. 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計與計算 在注射成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，由于各種塑件的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度也要求不同，一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200。而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在60以下，溫度降低時是由于模具通入冷卻水將熱量帶走了。8.1冷卻時間的計算冷卻時間為熔融塑料從充滿型腔起到可以開模取出制件時為止這一段時間。

16、t = （8.1） 其中s為塑件壁厚（3mm）；=0.067為塑料熱擴(kuò)散率；塑料熔體溫度（250）；模具型腔壁溫度（70）；塑件脫模平均溫度（90）。經(jīng)計算 得 t=27.1s 8.2單位時間注射量的計算 每秒注塑次數(shù)大約為=0.028。 （8.2） 每秒注入塑料料量為m=6.6g。 8.3冷卻參數(shù)的計算制品在固化時每秒鐘釋放的熱量為：=1.87KJ/s （8.3）式中: 每秒注入塑料料量，kg； PP的單位質(zhì)量熱流量，。凹模帶走的熱量為：=0.712kJ/s 凸模帶走的熱量為：1.08 kJ/s模具凹模和凸模兩邊每秒鐘冷卻介質(zhì)的體積流量為：=5.65×10-5 （8.4） 式中：冷卻介質(zhì)的密度，；冷卻水的比熱容,J/(kg·K);模具冷卻介質(zhì)出口溫度，。 模具冷卻介質(zhì)進(jìn)口溫度，。 （8.5） = =8.57×10-5 設(shè)因模具尺寸之限制，每一根水孔的長度為l，則模內(nèi)應(yīng)開設(shè)水孔數(shù)由計算得模具應(yīng)最少設(shè)2根冷卻水道。 9.設(shè)計說明動作原理：本設(shè)計為帶側(cè)向抽芯的順序脫模模具，開模過程中，在彈簧頂銷的作用下第一個分型面先打開，將凝料從主流道中脫出，注塑機(jī)帶動動模及以下模板向下運(yùn)動，限位釘使第一個分型面不能無限打開由于斜導(dǎo)柱與滑塊有間隙，使塑件先脫離型芯，然后完成側(cè)抽