铅笔芯盒的塑料模具设计_毕业设计(论文).doc 0页

'毕业设计（论文）题目:铅笔芯盒的塑料模具设计院(系)：机电学院专业模具设计与制造3 毕业设计（论文）任务书学生姓名学号专业院（系）毕业设计（论文）题目任务与要求完成时间段年月日至年月日共周指导教师单位职称院（系）审核意见3 毕业设计(论文)进度计划表日期工作内容执行情况指导教师签字教师对进度计划实施情况总评　　　　　　　　　　　　　　　　　签名　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　年月日本表作评定学生平时成绩的依据之一3 毕业设计(论文)中期检查记录表学生填写毕业设计(论文)题目:学生姓名:　　　学号：专业：　　　　　　　　　　　指导教师姓名:职称:检查　教师填写毕业设计(论文)题目工作量饱满　一般　不够　毕业设计(论文)题目难度大　适中　不够　毕业设计(论文)题目涉及知识点丰富　比较丰富　较少　毕业设计(论文)题目价值很有价值　一般　价值不大　学生是否按计划进度独立完成工作任务　学生毕业设计(论文)工作进度填写情况　指导次数　学生工作态度认真　一般　较差　其他检查内容：存在问题及采取措施:检查教师签字:年月日院（系）意见(加盖公章):　年月日3 摘要注射成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性塑料的成型，可以一次成型形状复杂的精密塑件。本课题就是将塑料铅笔芯盒作为设计模型，将注射模具的相关知识作为依据，阐述塑料注射模具的设计过程。通过对塑料铅笔芯盒成型工艺的正确分析，设计了一副一模一腔的塑料模具。模具中决定塑件几何形状和尺寸的零部件称为成型零件，包括前模板、前模仁、后模板、后模仁、后模镶件、斜导柱、滑块等的设计与加工工艺过程。成型零部件在工作时直接与塑料接触，在一定的温度下承受熔体的高温和高压，因此必须要有合理的结构、较高的强度和刚度、较好的耐磨性、正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度。重要零件的工艺参数的选择与计算，推出机构与浇注系统以及其它结构的设计过程。设计成型零部件时，应根据塑料的特性、塑件的结构和使用要求，确定型腔的总体布局，选择分型面，确定脱模方式，设计浇注系统、排溢系统等，然后根据加工工艺和装配工艺的要求进行成型零部件的结构设计，计算成型零部件的工作尺寸，对关键的成型零部件进行强度和刚度校核。关键词：塑料模具；注射成型；模具设计；3 AbstractInjectionmoldingisanimportantmethodofplasticmolding,whichismainlyappliedtothermoplasticmolding,canbeacomplexshapeformingofprecisionplasticparts.Theissueistheplasticpencilcoreboxasthedesignmodel,willinjectionmold-relatedknowledgeasabasistoexplaintheprocessofplasticinjectionmolddesign.Plasticpencilcoreboxontherightmoldingprocessanalysis,designofacavityofamoldofaplasticmold.PlasticMolddecidedtogeometricshapeandsizeofthepartsasmoldedparts,includingtheformertemplate,beforethemold,afterthetemplate,afterthemold,afterthemoldinserts,BevelPillar,slider,etc.DesignandManufactureofprocess.Moldingpartswithplasticindirectcontactwiththework,atacertaintemperaturetowithstandhightemperatureandhighpressuremelt,itmusthaveareasonablestructure,highstrengthandrigidity,goodwearresistance,thecorrectgeometry,highdimensionalaccuracyandlowsurfaceroughness.Importantpartoftheprocessparameterselectionandcountthebodiesandthegatingsystemandotherstructuraldesignprocess.Designmoldingpartsshouldbeundertheplasticpropertiesofthestructureanduseofplasticpartsrequiredtodeterminetheoveralllayoutofthecavity,selectsub-surfacetodeterminethestrippingmethod,designedgatingsystem,overflowsystems,scheduling,andthenprocessingandassemblyprocessrequirementsofformingcomponentsstructuraldesign,calculationoftheworkofformingpartssize,theshapeofkeypartsforStrengthandRigidity.Keywords:plasticmold;injectionmolding;molddesign.3 目录绪论1第1节选题的依据及意义1第2节国外模具工业的现状及发展2第3节我国模具工业技术概况及其主要发展方向3第1章铅笔芯盒结构与工艺性分析4第1节塑件分析4第2节材料分析5第2章注塑成型设备选择7第1节塑件体积及质量估算7第2章注塑机型号的选定8第3章拟定模具结构形式9第1节分型面位置的确定9第2节确定形腔的排列方式11第4浇注系统形式和浇口设计11第1节主流道设计12第2节分流道设计13第3节主流到冷料穴设计14第4节浇口设计14第5章成型零件的结构和计算16第1节型芯和型腔的工作尺寸计算16第6章合模导向机构设计18第1节导向机构的总体设计18第2节导柱设计19第3节导套设计20第7脱模推出机构设计213 第1节脱模推出机构设计21第8注射机工艺参数校核23第1节最大注射压力校核23第2节最大注射量校核23第3节锁模力校核23第4章安装尺寸校核24第5节开模行程和推出机构的校核24第9章模架的确定和标准件的选用25第1节模架的确定25第2节模架标准件的选用26第10章模具的装配27第1节模具的装配程序及工艺28设计总结29参考文献303 绪论模具是工业产品生产用的工艺装备，主要用于制造业。它是和冲压、锻造、铸造成型机械，以及塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料制品成形加工用的成形机械相配套，作为成形工具来使用的。模具属于精密机械产品，主要由机械零件和机构组成，包括成形工作零件（凸模与凹模）、导向零件（导柱与导套）、支承零件（模架）及定位零件等，以及送料机构、抽芯机构、推（顶）料（件）机构、检测与安全机构等。为提高模具的质量、性能、精度和生产效率，缩短模具制造周期，模具多采用标注零、部件，所以模具属于标准化程度较高的产品。一副中小型冲模或塑料注射模中，其标准零、部件可达90%，其工时节约率可达25%～45%。第1节选题的依据及意义随着现代化工业和科学技术的发展，模具的应用越来越广泛，其适应性也越来越强。模具的制造水平已成为工业国家制造工艺水平的标志。另外，模具是进行成形加工极少、无切屑加工的主要工装，在大批、大量加工中，可使材料利用率达90%或以上。现代工业产品的零件，广泛采用冲压、锻造成型、压铸成型、挤压成型、塑料注射或其它成型加工方法，和成形模具相配套，经单工序或多道成型工序，使材料或坯料成型加工产品要求的零件，或称为精加工前的半成品件。其中注射成型已经成为当今市场上最常用、最具前景的塑料成型方法之一，因此注塑模具作为塑料模的一种，就具有很大的市场需求量。所以我选空调遥控器注塑模具设计作为我毕业设计的课题。通过本课题的设计，将会在下述基本能力上得到培养和锻炼（1）塑料件制品涉及及成型工艺的选择（2）一般塑料件制品成型模具的设计能力（3）塑料制品质量分析及工艺改进、塑料模具结构改进设计的能力（4）掌握模具设计常用的绘图软件（AutoCAD）3 及同实际设计的结合的能力（5）使自己在文档组织与检索方面的能力得到提高（6）掌握写论文的一般步骤及格式方法，同时提高自己的学习、思考、解决问题的能力，因为注塑模具对我来说是一个新的领域。第2节国外模具工业的现状及发展模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为是所有工业中的“关键工业”；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。国外模具发展的趋势[1]在以下几方面：一、模具设计技术(1)工业发达国家在模具设计上已经大量使用计算机辅助设计软件进行模具的结构设计，并普及了计算机绘图。据有差资料介绍,美国和日本的模具厂已使用了技术。(2)在注塑模具设计中，已开始普及应用计算机辅助工程分析软件，对塑料的流动、填充、冷却情况及模具的浇口配置、浇道大小、冷却加热系统和模具的刚度、强度等进行科学的分析和计算，从而保证注塑制品的质量与合理的生产节拍(3)国外的注塑模具中，多型腔、多层、大型精密模具已占50%，不仅提高了生产效率，而且节省了大量塑料原料。二、模具加工技术(1)国外已大量使用数控机床，应用计算机辅助加工软件和数控编程技术对模具，特别是对具有复杂型腔(三维曲面)的模具进行加工，使模具的质量和附加值大为提高。模具的加工周期减少6倍以上，成本降低3成以上，生产效率提高60%以上。（2）为了提高加工效率及满足各种复杂曲面加工的要求，国外已开发出四轴和五轴的数控自动编程软件并且进了实用阶段。（3）模具标准化程度日益提高，模具标准模架及模具标准件的应用日益普及，已实现商品化。（4）模具结构更多地采用新技术，如注塑模具的热流道技术等。（5）针对不同制品的要求，开发出适用于各种不同模具的专用模具钢，并实现商品化。（6）根据模具生产的特点，模具企业向小而专的方向发展。如日本现约有11656家模具企业，其中100人以下的小厂约有11142家，占总数的95.5%，百人以上的仅有65家，占总数的0.54%。韩国约有1570家模具企业，其中多于百人的企业仅占总数的9%。新加坡有460家模具企业，其中多于百人的企业仅占总数的3 3%。第3节我国模具工业技术概况及其主要发展方向在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。近30年里中国经济产生巨大影响的因素，对我国模具产业的发展也一直起着促进作用。它与长期向好的中国宏观经济一样，成为模具产业近30年来持续快速发展的最好注解。国际模具及五金塑胶产业供应商协会常务秘书长罗百辉表示，我国目前处于工业化的中期[2]，即从解决短缺为主的开放逐步向建设经济强国转变，汽车、钢铁、房地产、建材、机械、电子、压铸、注塑等一批以重工业为基础的高增长行业发展势头强劲，构成了对模具市场的巨大需求。中国已经超过日本，成为世界第一大模具市场，预计2015年模具产值将超过2500亿元。根据国内和国际模具市场的发展状况，手板模型华曙高科专家分析未来我国的模具经过行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：（1）模具日趋大型化；（2）模具的精度将越来越高；（3）多功能复合模具将进一步发展；（4）热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；（5）气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展；（6）模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；（7）快速经济模具的前景十分广阔；（8）压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求；（9）塑料模具的比例将不断增大；（10）模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致的模具市场未来走势的变化。3 第1章铅笔芯盒结构与工艺分析第1节塑件分析1.1.1铅笔芯盒立体图如图1-1所示图1-1铅笔芯盒1.1.2塑件1.塑件材料名称丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)；2.色调微黄色；3.生产纲领大批量；4.塑件的结构该塑件外形为内有圆形凹腔的六方体和外有圆形凸台的零件，塑件圆形凹腔壁厚为2mm，圆形凸台壁厚为1mm高为8mm，六方体边长约为6.93mm高为22mm,其中面与面之间的圆角为0.5，脱模斜度为30～1°30（取1°），采用一般精度等级MT5级。31 第2节材料分析1.2.1铅笔芯盒的原料丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)1.物料性能ABS无毒、无味、程微黄色且成型塑件有较好光泽性的材料，具有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。易于成型加工，但缺点是耐热性不高，连续工作温度为70℃左右，热变形温度为93℃左右，且耐候性差，在紫外线作用下易变硬发脆，但易于成型加工。2.成型性能(1)无定形料，吸湿大，需干燥，不易分解；(2)流动性中等，易发生填料不良，粘模，收缩，熔接痕等；(3)宜高压注射，在不出现缺陷的条件下取高料温、高模温，已增加流动性；(4)模具浇注系统应光洁，脱模斜度大，顶出均匀，防止产生气泡；(5)注意控制成型温度，以降低内应力，改善透明性和强度；((6)塑件应壁厚均匀，避免缺口，尖角，以避免应力集中；1.2.2收缩率ABS的收缩率为0.3%～0.8%，在设计本产品时，结合产品的结构工艺特点和材料的特性，在本设计中，零件的收缩率为0.5%。1.2.2、ABS塑料的主要技术指标表2-1表2-1ABS的性能指标密度/g·cm-31.02～1.05屈服强度/MPa50比体积/cm3·g-10.8～60.98拉伸强度/Mpa38吸水率（%）0.2～0.4拉伸弹性模量/Mpa1.8×10熔点/。C130～160拉弯强度/Mpa80计算收缩率（%）0.3～0.8抗压强度/Mpa53比热容/J·（kg·C）1470弯曲弹性模量/Mpa1.4×1031 1.2.3（ABS）的注射成型工艺参数查《实用模具技术手册》，确定ABS塑料的注射工艺参数如下:注射机类型：螺杆式螺杆转速：30～60r/min喷嘴形式：直通式喷嘴温度：180～190℃料桶前端温度：200～210℃料桶中段温度：210～230℃料桶后段温度：180～200℃模具温度：50～70℃注射压力：70～90保压力：50～70注射时间：3～5s保压时间：15～30s冷却时间：15～30s成型周期：40～70s以上参数在试模时可以做适当调整。31 第2章注塑设备选择第1节塑件体积和质量的估算该产品大批量生产故设计的模具要有较高的注塑效率，故可采用侧浇口自动脱模结构。由于塑件较小，所以模具采用一模8腔结构，浇口形式采用侧浇口。2.1.1计算塑件体积由第1章可知塑件材料ABS的密度为1.02～1.05g.com，收缩率为0.3%～0.8%，根据塑件的结构分析密度取1.05g.com，平均收缩率为0.5%。经测绘初步估算得塑件体积=124.71×22－3.14x36×22+3.14×36×49－3.14×36x8=0.583cm；取塑件体积=0.58cm塑件质量=ρ=0.58cm×1.035g.com=0.604g；2.1.2浇注系统凝料体积的初步估算可按塑件体积的0.6倍估算，由于该模具采用一模八腔。1.所以浇注系统凝料体积为V=8×0.6=2×0.58×0.6=2.8cm；2.该模具一次注塑所需塑料的体积为V=8+V=8×0.58+2.8=7.47cm;M=1.05×7.47=7.84g根据计算得出的一次模具型腔的塑料总质量M=7.84g，则有：M/0.8=9.8g。根据以上的计算，初步选定公称注射量为20g。31 第2节注塑机型号的选定根据塑料制品的体积与质量，以及成型工艺参数初步选定注塑机的型号为注射机型号为SYS-20直角式注射机，主要技术参数见表2-1。2.2.1注塑机的主要技术参数表2-1注射装置螺杆直径/mm40螺杆转速/（r·）10～140理论注射容量/cm20g注射压力/Mpa120注射速率/（g.s-1）110塑化能力/（g·s）45锁模装置锁模力/KN200模板行程/mm—模具最小厚度/mm50模具最大厚度/mm250定位孔直径/mm100喷嘴伸出量/mm—喷嘴孔径/mm3喷嘴圆弧半径/mm12模板尺寸/mm160×200SYS-20注射机技术参数2.2.2型腔数量的校核1按注射机的最大注射量校核型腔数目n≤；上式右边≈22≥8，符合要求。31 式中——注射机的最大注射量，cm3（g)——浇注系统凝料量，——单个塑件的容量或质量，2.按注射机的额定锁模力确定型腔数目注射机在充模过程中产生的胀模力主要作用在两个位置：在两瓣合模上的作用面积约为A≈24×135=3240mm；瓣合模与支撑板的接触处的作用面积A≈17×135=2295mm；n≤上式右边≈9.67≥8符合要求；式中F——注射机的额定锁模力(N)，该注射机为2×10N；A——2个塑件在模具分型面上的投影面积(mm),A=8A=998mm；A——浇注系统在模具分型面上的投影面积(mm),A=0.35A=349mm；P——塑料熔体在模腔内的平均压力(MPa),通常型腔压力为20―40MPa,该处取压力为25MPa；第三章拟定模具结构形式第1节分型面位置的确定在塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具设计制造都有很大的影响。因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。3.1.1分型面的选择原则1.有利于保证塑件的外观质量；31 2.分型面应选择在塑件的最大截面处；3.尽可能使塑件在动模一侧；4.有利于保证塑件的尺寸精度；5.有利于简化模具结构；6.有利于排气；该塑件在模具设计时已经充分考虑了上述原则，同时根据提供的塑件实体并无侧边凹凸和槽，所以分型时只需轴向抽芯分型。3.1.2分型面的选择及模具结构充分考虑以上条件及有利于工艺操作，将分型面选择在塑件下表面如图3-1所示3-1铅笔芯分型面的形状和位置1定模.2.动模。31 第2节确定型腔排列方式当塑件分型面确定之后，就需要确定该形腔的排列方式，因该模具是多形腔，所以通常采用圆形、H形、直线型、及复合排列等，设计时因注意以下几点：1.尽可能采用平衡式排列，以确保塑件质量的均匀和稳定；2.形腔布置和浇口开设部位应力求对称，以防止模具承受偏载而产生溢料；3.形腔排列应尽量紧凑；4.形腔圆形排列占模板尺寸大，加工麻烦；综上所述，该模具采用H形平衡式排列方式，如图3-2所示。3-2形腔布局第四章浇注系统形式和浇口设计浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量影响很大。因此在设计浇注系统时，应遵循以下设计原则：1.浇口设在不影响塑件外观质量的部位；31 1.浇注系统应适应塑料的成型特性，以保证成型周期和塑件质量；2.浇注系统应根据形腔数和布局确定；3.浇注系统应成型塑件的形状和尺寸确定4.浇注系统应尽量采用短的流程，减少热量和压力的损耗以及节约材料；5.浇注系统应有利于排气，并防止型芯的变形及镶件的位移；6.浇注系统应考虑注射机的安装尺寸，以防止单边安装；7.浇注系统的设计，要考虑便于修整浇口，以保证塑件质量。第4.1节主流道设计主流道是从注射机喷嘴与模具接触的部位开始到分流道为止的一段通道。在立式注射机上主流道垂直与于分型面，一般设计为圆锥形，以便于使凝料顺利的从主流道拔出。4.1.1主流道尺寸1.主流道小端直径d=3（注射机喷嘴直径）+（0.5～1）取d=4mm；2.主流道球面半径SR=12(注射机喷嘴球头半径)+（1～2）mm取SR=13；3.球面配合高度h=3mm～8mm取h=3mm；4.主流道长度由标准模架结合该模具结构取L=40mm5.主流道大端直径D=d+2tanα≈7.26（取锥角α=3°）D=7mm；31 4.1.2主浇道形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触属易损件，但该塑件的结构工艺性较简单，所以浇口套选用一般材料T8A，硬度40-45HRC,图4-1所示。图4-1浇口套第2节分流道设计主流道与浇口之间的通道为分流道。在多形腔的模具中分流道是必不可少的，在单型腔的模具中，有时可省去分流道。4.2.1分流道选取原则1.尽量减少在流道内的压力和温度损失；2.保证塑料均匀而迅速的进如形腔内；3分流道的长度应尽可能的短，容积小；4分流道的固化时间应必塑件固化时间短，以便于压力的传递；5.便于加工简单；结合该塑件的结构特点和上述选取原则，该塑件的横截面宜采用梯形，因梯形加工简单并使熔料能平稳的转换流向形腔。4.2.2分流道的长度梯形分流道的长度L=（1～2.5)D=7～17.5mm式中D-主流道大端直径(mm)但L应不小于8mm;；31 结合该塑件的结构特点和上述选取原则，该塑件的横截面宜采用梯形，因梯形加工简单并使熔料能平稳的转换流向形腔。4.2.3分流道的形状及尺寸参考《模具设计与加工速查手册》表5-15常用分流道系列尺寸可知，该模具分流道结构尺寸如图4-2所示：4-2分流道形状与尺寸第3节主流道冷料穴设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量。开模时应将主流道中的凝料拉出，所以冷料井的直径应稍大于主流道大端的直径，该模具采用底部装有拉料杆的Z字形槽冷料井。拉料杆直径C=7（主流道大端直径）+1=8mm，冷料井深度取7mm。第4节浇口设计浇口是连接流道与型腔之间的一般细短通道，它的作用是增加和控制塑料进入形腔的流速并封闭装填在形腔累内的塑料，保证充填实，确保制品质量。因此浇口的形式、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。浇口截面积通常为分流道截面积的0.03~0.09倍，浇口的截面积形状多为矩形(宽度与厚度的比为3：1）和圆形两种，浇口长度为1mm~1.5mm。在设计浇口时，应取较小值，以便在试模时逐步修正。4.4.1浇口的类型及位置的确定该模具是小型塑件的多型腔模具，同时从所提供的塑件中可以看出，在中部31 的圆形凸台的圆周上设置侧浇口比较合适。侧浇口开在垂直的分型面上，从型腔（塑件）外侧面进料，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便的调整冲模时的剪切速率和浇口的封闭时间，因而又称为标准浇口。这种浇口加工容易，修整方便，而且可以根据塑件的形状特征灵活的选择进料位置，因此它是广泛应用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具中。4.4.2浇口结构尺寸的计算1参考《模具设计与加工速查手册》表5-17可知浇口长度L1=2mm浇口深度=3mm浇口宽度=2mm其尺寸实际应用效果如何，应在试模中检验与改进。4.4.3浇注系统的平衡对于该模具，从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸对应相同，各个浇口也相同，因此整个浇注系统理论上是平衡的。31 第五章成型零件的结构设计和计算塑料模具型腔在成型过程中受塑料熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，所以该塑件采用整体式形腔，但型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度的计算来确定型腔壁厚，尤其对重要的精度要求高的模具型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。第1节型芯和型腔的工作尺寸计算5.1.1型腔的工作尺寸计算1.型腔的径向工作尺寸计算塑件平均收缩率为0.5%，取凹模制造公差=1/3=0.073公式如下：==11.9mm式中——塑件外形公称尺寸取长12mm；——塑件的平均收缩率取0.5%；△——塑件的尺寸公差取MT5级；——模具制造公差取塑件相应尺寸公差1/32凹模具深度。设=1/3△=0.093H=[]=[1.005×22-]=21.9mm式中取22mm5.1.2型芯的工作尺寸计算1型芯径向工作尺寸计算塑件平均收缩率为0.5%，取凸模制造公差=1/3=0.06731 公式如下：式中取8mm2型芯的长度工作尺寸计算公式如下：式中取28mm.5.1.4型腔侧壁及底板厚度的计算1.型腔侧壁厚度计算如图5-15-1矩形整体式形腔1）刚度计算公式S==13mm式中型腔内熔融塑料压力60MP31 2）按强度计算整体式矩形侧壁的强度计算较麻烦，因此转化为自由变形来计算。根据应力与应变的关系，当塑料熔体压力为50PMa，变形量时，板的最大应力接近于45钢的许用应力200MPa，变形量再大，则会超过许用应力。当许用变形量为0.05时，强度计算与刚度计算的形腔长度分界尺寸为300mm。如300mm时，按允许变形量（如变形量为0.05）计算壁厚，300mm，则按允许变形量计算壁厚。2.型腔底板厚度的计算1）按刚度计算=6mm式中2）按强度计算同侧壁的厚度计算一样，底板强度计算也较复杂，通过计算分析得知，在P=50MPa时，只要变形量作为满足强度条件的依据。第六章合模导向机构设计注射模均设有导向装置。其作用当动模与定模和模时，导向装置先进行导向，形腔与型芯再合模，可避免形腔与型芯发生碰撞而造成的损坏，同时保证了型腔与型芯的相对位置，兼起定位作用及承受一定的侧压力作用。31 第1节导向机构的总体设计6.1.1设计要点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，其布置为等直径导柱对称分布。3.该模具导柱安装在支撑板上，导套安装在定模固定板上和推板上。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。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。6.动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。第2节导柱设计1.该模具采用带头导柱，不加油槽，如图6-1所示。2.导柱长度必须比凸模端面高度高出6mm～8mm。3.为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分。4.导柱的直径应根据模具的尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度（该导柱直径由标准模架可知为Φ20mm）。5.导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/k6配合，导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7的间隙配合。6.导柱的工作部分的表面粗糙度R=0.4μm,未标注直角为应小于0.5x45%%D。7.导柱应具有坚硬而耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为50HRC以上或45经调质、表面淬火、低温回火，硬度为50HRC以上。31 图6-1带头导柱第3节导套设计导套与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，保证模具运动导向精度的远套型零件。1.结构形式采用带头导套（GB/T4169.3-1984）如图6-2所示；2.导套的端面应倒角，导柱孔做成通孔，利于排出孔内的剩余空气。3.导套孔的滑动部分按H8/f7或H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为0.4μm。导套外径与模板一端采用H7/k6配合；另一端采用H7/e7配合镶入模板。4.导套材料可用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造，该模具中采用T8A。31 图6-2a.带头导套第七章脱模推出机构设计第1节脱模推出机构设计注射成型的每一个环节中，塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称为推出机构。7.1.1脱模机构设计原则脱模机构设计时必须遵循以下原则1.因为塑料冷却收缩时抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模；2.顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强条、凸缘、壁厚等处，作用面积尽可能大些，以防止塑件变形和损坏；3.为保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不31 大的部位；4.若顶出部位需设在塑件使用或装配的基面上时，为不影响塑件尺寸和使用，一般顶杆与塑件接触处凹进塑件0.05～0.1mm，否则塑件会引起凸起，影响基面的平整。7.1.2脱模机构设计综合以上脱模机构设计原则，该模具采用圆形推杆推出机构，但在设计推杆时还应注意以下事项：1.推杆应尽量短，在推出时，一般将塑件推到高于型腔顶面（或型芯底面）10mm左右。推杆的端面一般应高出所在型腔的底面或型芯的顶面0.05-0.1mm，否则会影响塑件的使用。2.推杆与其配合孔一般采用H9/f9的配合，保持一定的同轴度，避免在推出时卡住，配合长度取推杆直径的1.5-2倍，通常不小于12mm。非配合部分孔加大0.5-1.0mm。简化模具结构，减少对塑件表面品质的影响。3.在确保把塑件推出的前提下，推杆数量不宜过多，以简化模具结构，减少对塑件表面品质的影响。4.在推杆推出机构中一定要设计复位机构。7.2.3圆形推杆的尺寸计算1脱模力的计算+0.1AK=式中k——无量钢系数；——矩环形制件的平均壁厚取2mm；S——塑料平均收缩率0.5；E——塑料的弹性模量，235MPa；L——制件对型芯的包容长度22mm；--模具型芯脱模斜度1度；——塑料的泊松比0.394；f——制件与型芯之间的摩擦系数0.5.31 A——型芯在脱模方向上的投影面积、所以F=411+11.304=422.304N2推杆直径的计算d=式中k——安全系数1.5；L——推杆长度80mm;F——脱模力422.304N；N——推杆数目1；E——钢材的弹性模量（45钢）235MPa;所以d=11.5mm1）采用简单脱模机构，在动模一侧施加一次顶出力，就可以实现塑件脱模的机构称为简单脱模机构。通常包括顶杆(或推杆)脱模机构等。2）顶杆多用T8A或T10A材料，头部淬火硬度达50HRC以上，表面粗糙度取Ra值小于0.8μm，和顶杆孔呈H8/f8配合。顶杆是模具标准件。第八章注射机工艺参数校核第1节最大注射压力校核按注射压力校核P1≥P2；上式右120≥90符合要求；式中P1——注射机允许的最大注压力P2塑件成型所需的注射压力MPa,取70—90MPa；第2节最大注射量校核31 注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积(包括流道及浇口凝料和飞边),通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注量的80%。所以，选用的注塑机最大注塑量应满足V=αV=0.8×20=16cm式中V——模具型腔和流道的最大容积；V——指定型号与规格的注射机注射容积该注射机取255cm；α——注射系数可取0.75～0.85这里取0.8；倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留时间就会过长，所以最小注射量容积V=0.25V=0.25×20=5cm故每次注射的实际注射量容积V应满足V＜V＜V而V=7.47cm，符合要求。第3节锁模力校核所需锁模力计算F==130×0.4=52N而F=200kN≥F符合要求。第4节安装尺寸校核8.4.1喷嘴尺寸1.主流道的小端直径D大于注射机喷嘴d，通常为D=d+(0.5～1)mm对于该模具d=3mm(见表2.1)取4=5mm，符合要求。2.主流道入口的球面半径SR应大于注射机喷嘴球半径SR，通常为SR=SR+(1～2)mm对于该模具SR=12mm(见表2.1)取SR=13mm，符合要求。8.4.2.最大与最小模具厚度模具厚度H应满足H＜H＜H；31 式中H=50mm，H=250mm；而该套模具厚度H=20+40+20+20+32+50=182mm，符合要求。第5节开模行程和推出机构的校核8.5.1开模行程校核开模行程H≥H+H+（5～10）mm式中——注射机动模板的开模行程(mm)取300mm；H——塑件推出行程(mm)取15mm；H——塑件高度(mm)其值为30mmH=17+32+25+（5～10）=79～84mm小于300，符合要求。8.5.2推出机构校核该注射机推出行程为90mm，大于H=15mm，符合要求。第九章模架的确定和标准件的选用以上内容计算确定之后，便可以根据计算结果选定模架了。设计时，模架的部分可参照模板标准尺寸来绘图，但在生产设计中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式、规格及标准代号，这样能大大缩短模具的制造周期，提高企业经济效益。模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度校核或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其对于大型的模具是尤为重要的。第1节模架的确定由前面型腔的布置以及相互位置尺寸，在根据成型零件尺寸结合标准模架系列，选用结构形式为A1型标准模架，结构如图9-1所示，模架尺寸为160mm×200mm的标准模架，可符合要求。31 模架上所有的螺钉都采用内六角螺钉(节省工作空间)，模具表面尽量不要有突出部分，模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间应有分模间隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便的分开两块模板。图9-1模架结构第2节模架标准件的选用9.2.1定模座板定模座板尺寸(200mm×200mm、厚20mm)。定模座板是模具与注塑机连接固定的板，材料为45钢。通过4个M6的内六角圆柱螺钉与定模型腔板连接；定位圈通过4个M8的内六角圆柱螺钉与其相连；定模座板与浇口套采用H8/g7的配合。9.2.2定模板定模型腔板尺寸(160mm×200mm、厚40mm)。用于固定上型芯(凸模固定板)、导套。该板应有一定的厚度，并有足够的强度，一般材料选用45钢，最好调质230HB～270HB,热处理淬硬50HRC～55HRC。其上的导套孔与导套一端采用H7/k6配合，定模型腔板与浇口套采用H8/g7配合；与组合型芯采用H7/m6配合。9.2.4动模固定板支承板尺寸(160mm～200mm、厚32mm)。31 该套模具的下型芯和导柱都固定在支撑板上，材料选用45钢较好，热处理淬硬43HRC～48HRC。其上的导柱与导柱孔采用H7/k6配合；与下型芯采用H7/f7配合；推杆孔与推杆采用H7/d6配合；拉料杆孔与拉料杆采用H9/e8配合。9.2.5支撑板动模固定板尺寸(94mm×160mm、厚40mm)。固定板应具有较高的平行度和硬度。材料一般选用45钢。其上的推杆孔与推杆采用H7/d6配合；拉料杆孔与拉料杆采用H7/e8配合。9.2.6垫块垫块尺寸(32mm×140mm、厚50mm)。1.主要作用在动模座板与动模固定板之间形成推出机构的动作空间，同时起到调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。2.结构形式可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。3.模具材料垫块材料可为45钢，也可用Q235、HT200等，该模具采用45钢制造。4.垫块的高度h校核h≥h+h+h+s+=0+20mm+16mm+17mm+5mm=58mm，符合要求。式中h——顶出板限位钉的厚度，该模具没有采用限位钉结构，固其值为0；h——推板厚度，为16mm；h——推杆固定板厚度，为20mm；s——推出行程，为17mm；——推出行程富余量，一般为3mm～6mm，取5mm；9.2.7推杆推杆尺寸(1材料为45钢。用4个M6的内六角圆柱螺钉与推杆固定板固定。9.2.8推杆固定板推板固定板尺寸(94mm×160mm、厚12.5mm)。31 材料为45钢。其上的推杆固定孔与推杆采用H7/d6配合；拉料杆孔与拉料杆采用H7/n6配合。9.2.9动模座板动模座板(160mm×2000mm、厚20mm)。通过4个M6的内六角圆柱螺钉与垫块、动模固定板、支承板连接，材料为45钢。该套模具属小型模具，排气量很小，而且采用了整体式型芯，侧浇口设在分型面处，模具的模温只要求在90°C以下，因此本设计中都不单独开设排气槽，且无需设计加热装置与冷却系统。第十章模具的装配装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型腔，型芯为装配基准；另一种是已有导柱导套塑料模架的。因该模具使用标准模架，而只能使用后一种方法。第1节模具的装配程序及工艺10.1.1装配程序1.定装配基准；2.配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净；3.整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不小于80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边；31 4.在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查；5.组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象；6.试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面；7.最后检查各种配件、附件等零件，保证模具装备齐全，另外在装配过程中应严防零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。10.1.2模具零件的装配工艺模具精度是影响塑料成型件精度的重要因素之一。为了保证模具精度，制造时要达到如下要求1.组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度等要求；2.模具的功能必须达到设计要求；3.为了鉴别塑料成型件的质量，装配好的模具必须在生产条件下试模，并根据试模存在的问题进行修整，直至试出合格的成型件为止。4.试模前应该对模具进行全面的检查。设计总结经过将近一个月对铅笔芯盒的注塑模具的设计，使我对注塑模具的设计流程和方法有了一个较为全面的了解，掌握了注塑模具的基础知识等等。同时在这个反复设计计算，工艺分析，查阅文献和资料的过程中，不仅是对大学三年所学的知识进行系统的整合和恰当的运用，而且潜移默化中又得到了一种科学的设计思路和解决问题的方式方法。在设计过程当中遇到了很多困难，比如如何选择分型面、成型设备、模架的结构，以及成型零件的设计和工作尺寸的计算等等，但就是这样，使我的专业技能不断的提升。而在装配图的绘制过程中，又遇到了前面设计上的很多结构错误，对细节方面的，反复修改较多。经过老师的指导和长时间的思考及翻阅许多的相关资料，才完整的完成了本套模具的设计过程。但由于经验和水平所限，设计中依然存在很多的问题，在实际中仍需大量的修正和调试，才可正常运作，毕竟是在学校做的设计，难免会遇到各种各样的生产上的实际问题。31 在设计过程充分利用了各种可以利用的方式，在设计的后一阶段充分利用CAD软件制图和Word对设计说明书的排版编辑和打印等。新的工具的利用，大大的提高了工作效率，同时又让我对这些应用软件有了更深层次的提高。总之，对模具的设计原则是在模具符合使要求的前提下尽量降低成本，同时在实际中不断的积累经验，设计出价廉物美的模具。参考文献[1]Harris,R.A.,2001,DirectAIMToolingSection,WohlersReport2001,RapidPrototyping&ToolingStateoftheIndustryAnnualWorldwideProgressReport,WohlersAssociatesInc.,USA,Part3:Tooling,Page61.[2]彭建生，《模具设计与加工速查手册》，北京，机械工业出版社，TG76-624212：537～601[3]张兴友,王丽敏,李东君,《塑料成型工艺与模具设计》教科书,2009,北京治金工业出版社，2009：14～177[4]叶久新、王群主编.成型工艺及模具设计[M].北京：机械工业出版社，2007（11）：56～128[5]李集仁、翟建军主编.模具设计与制造[M].西安电子科技大学出版社，2009（10）:14～340[6]杨占尧.模具设计与制造[M].北京：人民邮电出版社，2008:300～812[7]《塑料模设计手册》编委会编．塑料模具技术手册[M]．北京：机械工业出版社，2002:102～998[8]齐卫东主编.简明塑料模具设计手册[M].北京：北京理工大学出版社，2008（2）:18～268[9]杨占尧.塑料注射模机构与设计[M].北京：高等教育出版社，2008:600～921[10]骆志高，陈嘉真.塑料成型工艺及模具设计[M].北京：工业出版社，2009:345～38831 31'