毕 业 设 计（论 文） 笔筒底座的塑料模具设计 系 别： 专 业 名 称： 学 生 姓 名： 学 号： 指导教师姓名、职称 ： 完成日期 年 月 日 笔筒底座的塑料模具设计 摘 要 模具是工业生产用的重要的工艺装备，在现代工业生产中，60%～90%的工业产品需要使用模具，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的研制与开发很大程度上依赖于模具的生产，因此，研究和发展模具技术，提高模具水平，对促进国民经济的发展有着特别重要的意义。我国加入 WTO 以后，吸引外资能力逐年增强，成为世界产品制造工厂的地位愈...
毕 业 设 计（论 文） 笔筒底座的塑料模具设计 系 别： 专 业 名 称： 学 生 姓 名： 学 号： 指导教师姓名、职称 ： 完成日期 年 月 日 笔筒底座的塑料模具设计 摘 要 模具是工业生产用的重要的工艺装备，在现代工业生产中，60%～90%的工业产品需要使用模具，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的研制与开发很大程度上依赖于模具的生产，因此，研究和发展模具技术，提高模具水平，对促进国民经济的发展有着特别重要的意义。我国加入 WTO 以后，吸引外资能力逐年增强，成为世界产品制造工厂的地位愈加突出，而模具也在这其间扮演着越来越重要的角色。塑料作为现代社会经济发展的基础材料之一，是农业、工业、能源、交通运输等经济领域不可缺少的重要材料，其用途已渗透到经济和生活的各个领域，和钢铁、木材、水泥成为材料领域的四大支柱。模具是工业生产的基础工艺装备，被各行业广泛用于生产最终产品，其产生的价值往往是模具自身价值的几十倍、上百倍，被誉为“效益放大器”。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个地区制造水平高低的重要标志。 本课题主要是针对笔筒底座的注塑模具设计,该笔筒底座材料为 PP，是工业生产中常见的一种塑料产品。通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核都有详细的设计，根据题目设计的主要任务是笔筒底座注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产塑件产品，以实现自动化提高产量。针对塑件的具体结构，该模具是点浇口的注射模具。 关键词：模具；笔筒底座；注塑模；浇注系统；注塑机；点浇口。manufacturing industry,60～90 percent of products utilize mold. Molding industry has been a essential factor of industry development. A number of new products developments considerably depend on mold making. Therefore, it is significant for national economy to research and improve mold technology.Chinas accession to the WTO, attract foreign investment ability increase year by year, become the worlds manufacturing factory increasingly prominent position, and die in the meantime also plays a more and more important role. Plastic as a modern social and economic development of the basic material is one of agriculture, industry, energy, transportation and economy indispensable important material, its use has penetrated into all fields of economy and life, and the iron and steel, wood, cement in the material field of four pillar. its value is often die own value on a few times, one hundred times, is known as \benefit amplifier\. Mold production technology level, has become the measure of a region manufacturing level of important symbol. Abstract:The main topic covered for a brush pot case of injection mold design, the materials for the pen is PP, is commonly found in industrial production. Through the process of plastic parts for analysis and comparison, the final design of an injection mold. The product mix from technology issues, and specific mold structure of the casting mold system, mold forming part of the structure, top of the system, cooling system, the choice of injection molding machine and related calibration parameters are detailed design, Designed in accordance with the subjects main task is to build a round plastic injection mold design, that is, the design of an injection mold to produce plastic products in order to achieve automation to increase production. The mold for the plastic parts of the concrete structure, point gate of the injection mold. Key Words: mould；Plastic brush pot case; Injection mold; Pouring system; Injection molding machine; Point gat III目录 1 绪 论 .................................................................... 1 1.1 引言 ............................................................... 1 1.2 塑料模具的现状及发展趋势 ........................................... 2 1.2.1 塑料模具的现状 ................................................ 2 1.2.2 塑料模具的发展趋势 ............................................ 2 1.3 本课题研究意义 ..................................................... 3 2 塑件工艺分析 ............................................................. 4 2.1 塑件描述 ........................................................... 4 2.2 塑件材料的分析 ..................................................... 4 2.2.1 性能与特点 .................................................... 4 2.2.2 设计注意 ...................................................... 4 2.2.3 材料收缩率 .................................................... 5 2.3 塑件尺寸大小、形状、壁厚的确定 ..................................... 5 2.4 塑件尺寸精度和表面粗糙度 ........................................... 5 2.5 脱模斜度 ........................................................... 8 3 注射机的选用 ............................................................ 10 3.1 计算塑件的体积和质量 .............................................. 11 3.2 确定注塑机型号 .................................................... 11 3.3 确定注塑成型的工艺参数 ............................................ 12 3.4 注塑机的相关参数的校核 ............................................ 12 3.4.1 开模行程的校核 ............................................... 12 3.4.2 注射量的校核 ................................................. 13 3.5 喷嘴尺寸的确定 .................................................... 14 3.6 定位环尺寸 ........................................................ 14 3.7 模具厚度 .......................................................... 15 3.8 模具的长度与宽度 .................................................. 15 4 模具的设计 .............................................................. 16 4.1 塑件成型方案的确定 ................................................ 16 4.1.1 分型面的确定 ................................................. 16 4.1.2 型腔数目的确定 ............................................... 17 4.2 成型零件有关计算 .................................................. 17 4.2.1 影响塑件尺寸精度的因素的分析 ................................. 18 4.2.2 凹模工作尺寸计算 .............................................. 19 IV4.2.3 凸模工作尺寸计算 ............................................. 19 4.2.4 成型零件强度及支撑板厚度 ................................... 19 4.3 浇注系统设计 ...................................................... 20 4.3.1 主流道的设计 ................................................. 20 4.3.2 浇口套的设计 ................................................. 21 4.4 冷却系统的计算 .................................................... 23 4.4.1 温度调节对塑件质量的影响 ..................................... 23 4.4.2 温度调节对生产力的影响 ....................................... 24 4.5 合模导向和定位机构 ................................................ 24 4.6 推出脱模机构 ...................................................... 25 4.7 标准模架的选取 .................................................... 26 4.8 紧固系统设计 ...................................................... 26 5 电火花成型加工（定模型腔） .............................................. 27 5.1 模具装配及配作的总过程 ............................................ 27 5.2 模具的动作过程 .................................................... 27 6 模具的寿命及装配要点 .................................................... 29 6.1 模具的寿命 ........................................................ 29 6.2 装配要点 .......................................................... 29 7 模具图 .................................................................. 31 7.1 型芯型腔图 ........................................................ 31 7.2 模具总装图 ........................................................ 32 7.3 开合模图 .......................................................... 33 7.4 模具爆炸图 ........................................................ 35 总 结 ................................................................... 36 参考文献 ................................................................... 37 致 谢 ................................................................... 38 11 绪 论 1.1 引言 近几年，我国塑料模工业有了很大的发展，塑料制品在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色，其种类也越来越多，制造加工也越来越精致美观。在未来的模具市场中，塑料模具发展的速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。并且随着注塑模具技术的发展，在工程机械和工业机械、电子、汽车、家电、玩具等产品中，60%以上的零部件，可以依靠模具成型。笔筒底座是我们在日常学习生活中一件必不可少的学习用品，而笔筒底座则以其精美的外观，低廉的价格，以及耐用的特点而受到我们的欢迎。它的作用是控制和限制签字笔。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 作为工业生产基础装备的模具，在我国国民经济中占有重要地位，模具技术也成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。过去在我国工业中，模具长期未受到重视，随着社会生产力的发展，模具设计的发展进入了一个新的阶段，改革开放以来，塑料成型、家用电器、仪表等行业进入大批量生产，模具工业有一定发展，近几年，我国塑料模工业有了很大的发展，塑料制品在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色，其种类也越来越多，制造加工也越来越精致美观。在未来的模具市场中，塑料模具发展的速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。并且随着注塑模具技术的发展，在工程机械和工业机械、电子、汽车、家电、玩具等产品中，60%以上的零部件，可以依靠模具成型。笔筒底座是我们在日常学习生活中一件必不可少的学习用品，而笔筒底座则以其精美的外观，低廉的价格，以及耐用的特点而受到我们的欢迎。笔筒底座外形虽然看似简单，但是其注塑模具的设计制作所设计的知识面与知识点较多，能比较全面的反应一些注塑模具设计的特点。本课题应用性强，知识面覆盖较广，并且来自生活，所以容易激发我学习研究的兴趣，所以选择了这个课题。 塑料制品以其密度小、质量轻的优点在工业中的应用日益普遍，大有“以塑代钢”的趋势。塑料模具可以满足塑料的加工工艺要求和使用要求，可以很好的降低塑料制品的生产成本。塑料的质量要靠模具的正确结构和模具成型零件的正确形状，精确尺寸几较低的表面粗糙度来保证。本次设计的模具用于有机玻璃制品的生产制造。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）,俗称有机玻璃，属于热塑性刚性硬质无色的透明材料，具有良好的综合力学性能及电绝缘性，制品尺寸稳定，容易成型，有一定的耐热性、耐寒性和耐气候性，表面硬度不够，容易擦伤，易溶于有机溶剂，又可以软化熔融，可再次成型为一定形状的制品，如此可反复多次。因此选用该塑料有助于废料和旧弃塑件的二次回收，循环利用。有一定的环保效应，减少了现实中的“白色污染”。 塑料模具的分类很多，按照塑料制件的不同可分为：注射模、压缩模、压注模、挤出模、气动成型模等。注塑模具又称注塑成型，是热塑性塑料制品生产的一种重要的方法。 2除少数塑料制品外，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型方法生产塑料制品。注塑模具不仅用于热塑性塑料的成型，而且成功用于热固性塑料的成型。模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。 1.2 塑料模具的现状及发展趋势 1.2.1 塑料模具的现状 塑料制品在人们的日常生活中及现代化工业生产领域中得到日益广泛的应用。随着塑料工业的发展，社会对塑料制品的需求愈来愈大。据统计，在现代化工业生产中，60%～90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业已经成为工业发展的基础[2]。而塑料注射模在模具中所占的分量越来越大，其发展也非常迅速，大有凌驾其它模具之上的趋势。专家预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高，且发展速度将高于其他模具。 国内的注塑模具行业近年有了明显的提高，从而也带动了注射模的迅速发展，但是与国际水平仍然有一定的差距，主要缺陷明显的表现在精度不高，技术含量底、复杂程度底等缺点。严重的阻碍着国内制造业的发展。设计出好的产品却无法做出是我模具业最大的不足。因此，注重科技含量，借签国外的先进理论技术则尤为重要。 国内塑料模具相对国外来说比较落后，目前大多用的是单型腔，简单型腔的模具达70％以上，仍占主导地位，一模多腔精密复杂的塑料注射模，多色塑料注射模已经能初步设计和制造，但是有很多精密的模具都要靠进口。不过，我国模具从开始起步到现在有经历了半个世纪的发展，模具工业有了很大的发展，1999 年我国模具工业产值为 245 亿，至 2002 年我国模具总产值约为 360 亿元，其中塑料模约 30%左右，年均增速均为 13%。模具制造水平也有了很大的提高，成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在 29～34 英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了 C-MOLD 气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达 20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到 10%，与国外的 50%～80%相比，差距较大[2]。 1.2.2 塑料模具的发展趋势 目近年来，随着塑料工业突飞猛进地向前发展，模具设计和制造工业也发生了根本的变化，高效率、自动化、大型、超小型、高精度、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比例越来越大。作为最有效的塑料成型方法之一的注射成型技术具有可以一次成型各种结构复杂和尺寸精密的塑件。成型周期短、生产率高、大批生产时成本低廉、易于实现自动化或自动化生产等优点，因此，世界塑料成型模具产量中约半数以上是注射模具[2]。 3近几年来，在我国其发展速度之快、需求量之大是前所未有的，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。未来国内外塑性模具的制造技术和成型技术有如下发展趋势：1)在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术；2)高速铣削加工将得到更广泛地应用；3)在塑料模具中推广应用热流道技术、注射成型和高压注射成型技术；4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；5)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；6)虚拟技术将得到发展；7)模具自动加工系统的研制和发展。广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术，逐步走向集成化的方向发展。 1.3 本课题研究意义 本次课程设计我的设计课题为笔筒底座注塑模具设计，这个笔筒底座注塑模具设计课题来源于生活，应用广泛。本次设计系统的介绍了笔筒底座材料的选取，模具中的各个零件的加工工艺过程及整套模具的设计过程。其中，涉及到注射机各种参数的选取，零部件的加工方法、注射模的结构及相关的计算，从而确定聚丙烯笔筒底座注塑模具设计思路及方案，再设计过程中运用 PROE 软件设计模具的凸模和凹模。设计过程是一个复杂的过程，在查询资料的基础上，结合所学知识，确定浇口形式，计算绘图尺寸。运用了大量的计算机辅助设计，提高了效率。通过本次课程设计，是我加深了对模具方面的认识，培养了我独立思考、解决问题的能力。本设计在保证加工质量的前提下，尽量做到在提高生产效率的同时把生产成本降到最低。 本课题主要是研究笔筒底座，从经济、实用、美观、方便等角度出发，又由于笔筒底座在人类生活中必不可少，需求量大，对选材有一定的质量要求，总结起来，笔筒底座在当前市场上总的特点如下： 1) 发展较快，竞争较激烈。 2) 更新换代快。 3) 市场需求大。 4) 明显的向着美观、耐用、方便等方向发展。 跟着市场走，才能带来销量，才能创造利润，所以，本课题将围绕着怎样以最经济、最快捷、最方便的生产出最符合市场需求的笔筒底座为核心，探讨一下注塑模具的设计。 在这次塑料模具设计的过程中，我们对塑料有了一个整体的认识与理解，并在设计过程中，对塑料模的性能，塑料的工艺性以及注塑模设计，塑料模制造工艺装配有了系统的了解。此外，由于近一二十年来电子技术和计算机科学的迅猛发展，促使模具制造业发生着深刻的变化。目前，数控机床已经成为模具加工的主要设备，继而 CAD/CAM 技术在模具领域也带来了应用。 4 2 塑件工艺分析 2.1 塑件描述 本次设计的塑料制件为笔筒底座，聚丙烯（PP）笔筒底座是我们日常生活所必须的用品，是装笔的良好用具。结构简单，对称分布，对精度无太大要求，强度要求适中，质量要轻，而且要耐一定温度（120℃）。其产品主要通过注塑模成型制造。 2.2 塑件材料的分析 根据上述塑件描述，本次设计所选用塑件材料为聚丙烯（PP）。以下是对该材料的具体分析。 聚丙烯，简称 PP，是通用塑料中综合性能非常优异的一种材料。近几年，PP 工程塑料化的研究和开发取得很大进展，使 PP 在日常生活用品，汽车，家电等行业获得广泛的应用。 根据聚丙烯的立体构型，PP 可分为等规 PP 和间规 PP，目前工业上广泛应用的是等规PP，等规 PP 结晶度高，力学强度高；间规 PP 结晶度低，具有柔性，抗冲击性和透明性。 2.2.1 性能与特点 聚丙烯的性质除了与分子量﹑分子量分布有关外，还与立体规整性有很大关系 1) 密度小，仅为 0.89~0.91g∕c ㎡，在热塑性塑料中，仅次于聚-4-甲基-1-戊烯 2) 制品的力学性能好，具有高的刚性和表面硬度，特别是有非常优异的耐弯曲疲劳性。 3) 制品的力学性能好，具有高的刚性和表面硬度，特别是有非常优异的耐弯曲疲劳性，能经受住几十万次的折叠弯曲而不破坏，很适合于铰链。 4) 长期使用温度可达 120℃，不受外力时最高可达 150℃，是通用塑料中耐热性较高的一种材料。 5) 低吸水性，突出的耐化学药品性，能耐 80℃以下的酸﹑碱﹑盐及很多极性有机溶剂。 6) 由于是非极性材料，因此有优良的电气绝缘性能。 2.2.2 设计注意 耐日光性差，易发生热氧老化，用于室外需添加抗氧剂和光稳定剂。 低温耐冲击性差，抗蠕变性和耐磨性也不佳。氧化性酸能促使 PP 降解，对脂肪烃﹑芳烃有不同程度的溶胀，而卤代烃对 PP 也有破坏作用。 避免与铜接触，铜盐溶液对有特殊的破坏作用，因此制品不宜有铜嵌件。 PP 成型收缩率高，热膨胀系数也比较大，制品在热环境下受应力作用，要防止热应力脆化的发生。 与 PE 有相似之处，由于非极性的缘故，制品涂饰和粘结需要表面处理。 5 2.2.3 材料收缩率 前人已经为我们总结了常用的塑料常用收缩率，对于生产性的塑件，实际已经证明，这些数据已经能够应付实际的生产要求了。即使对于精密塑件也给予了其它方面的补偿。故而，对于实际的生产只要按照经验数据就可以满足生产要求了。表 2-1 给出常见塑料的收缩率，以备查询： 表 2-1 常用塑料的收缩率 塑料名称 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯 聚碳酸脂 尼龙 ABS 聚甲醛缩写 PE PP PVC PS PS N6 ABS POM 计算收缩率 1.5-3.6 1.0-2.5 0.6-1.5 0.6-0.8 0.5-0.8 0.8-2.5 0.3-0.8 1.2-3.0对于聚丙烯笔筒底座产品，材料为 PP，理论收缩率为 15/1000，而实际与理论是有区别的。按照前人经验此项设计收缩率取 20/1000。 2.3 塑件尺寸大小、形状、壁厚的确定 此设计中的笔筒底座，为圆柱形，高度为 80mm，直径为 50mm。笔筒底座外表面为平滑的曲面。详细尺寸和塑件产品图见图 2-1 和图 2-2。 塑料制品应该有一定的厚度，这不仅是为了塑料制品本身在使用中有足够的强度和刚度，而且也是为了塑料在成型时有良好的流动状态。 塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件几何尺寸以及成型工艺等众多因素的制约。根据成型工艺的要求，应尽量使制件各部分壁厚均匀，避免有的部位太厚或者太薄，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩坑，凹陷烧伤或者填充不足等缺陷。热塑性塑料的壁厚应该控制在 1mm4mm 之间。太厚，以产生气泡和缺陷，同时也不易冷却。 该产品图反映出，此塑料件壁厚为 2.0mm，壁厚均匀，在 1mm4mm 的推荐值之间。易于成型。 2.4 塑件尺寸精度和表面粗糙度 塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度上 6影响塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度应尽量选择的低些。对于本产品，图纸未注明尺寸精度，我们取 IT7 级精度。表 2-2 精度等级选用推荐值如下： 图 2-1 塑件图 7 图 2-2 塑件产品 表面质量一般要求较高，在 Ra0.8 m 以上。 表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在 1mm 以下），用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑。表面粗糙度的大小，对机械零件的使用性能有很大的影响，主要表现在以下几个方面：（1） 表面粗糙度影响零件的耐磨性。表面越粗糙，配合表面间的有效接触面积越小，压强越大，磨损就越快。(2) 表面粗糙度影响配合性质的稳定性。对间隙配合来说，表面越粗糙，就越易磨损，使工作过程中间隙逐渐增大；对过盈配合来说，由于装配时将微观凸峰挤平，减小了实际有效过盈，降低了联结强度。 8表 2-2 精度等级选用推荐值： 类别 `塑料品种 建议采用的等级 高精度 一般精度 低精度 1 PS 3 4 5 ABS 聚甲苯丙烯酸甲酯 PC PSU 聚砜 PF 氨基塑料 30％玻璃纤维增强塑料 2 聚酰胺 4 5 6 氯化聚 PVC 硬 3 POM 5 6 7 PP PE 低密度 4 PVC 6 7 8 2.5 脱模斜度 由于制品在冷却后产生收缩，会紧紧包住型芯或型腔突出的部分，为了使制件能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对塑件的设计提出脱模斜度的要求，要求在塑件设计时或在模具设计时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。脱模斜度的设计与材料的性质、制品成型方法、制件的几何形状与尺寸、精度要求、模具的结构等因素有关。 一般脱模斜度的取值范围是 30～130。 以下是确定脱模斜度的一些要点： 1) 制品收缩率大，形状复杂且很不规则的，其脱模斜度宜取较大值； 2) 材料性脆、刚性大、玻璃纤维增强的制品，脱模斜度要尽可能大； 3) 尺寸较大或者尺寸精度要求高的制品，脱模斜度宜取小值； 4) 塑件上带有表面花纹时，每蚀刻深度增加 0.02mm,脱模斜度应大于 1； 制件内表面的脱模斜度应大于其外表面的脱模斜度。 下表为常用的脱模斜度如表 2-3： 9表 2-3 几种塑料的常用脱模斜度 本次设计的笔筒底座，内外表面均是光滑的，根据塑件材料的成型收缩率和塑件的高度综合考虑，选取的脱模斜度为：型芯（30 ）型腔（30 ） 制品斜度 聚酰胺通用 聚酰胺 增强 聚乙 烯聚甲基丙烯 酸甲脂聚苯乙烯 聚碳酸酯 聚丙烯 脱模 斜度 型腔 20-40 20-50 20-45 20-30 1 35-30 1 35-40 25-45 型芯 25-40 20-40 20-45 30-40 30-40 30-50 20-45 103 注射机的选用 注塑模是安装在注射机上使用的工艺装备，因此设计注射模时应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。 注射机规格的确定主要是根据制品的大小及型腔的数目和排列方式，在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大、最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机，倘若用户已提供了注射机的型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。 注射机发展很快，类型不断增加，注射机的分类方法很多，根据注射装置和合模装置的排列方式不同，可分为卧式注射成型机、立式注射成型机、角式注射成型机和多模注射机等。 1）卧式注射机 卧式注射机是使用最广泛的注射成型设备，它的注射装置和合模装置的轴线呈一线并水平排列。卧式注射机的优点是便于操纵和维修，机器重心低，比较稳定，成型后的塑件推出后可利用其重力自动落下，容易实现全自动化操作。缺点是模具安装比较困难。 2）立式注射机 它的注射装置和合模装置的轴线呈一线并与水平方向垂直排列。立式注射及的优点是占地面积小、模具拆装方便、安放嵌件便利。缺点是塑件顶出后常需要用手或其他的方法取出，不易实现全自动化操作，机身重心较高。机器的稳定性差。 3）角式注射机 它的注射装置和合模装置的轴线相互垂直排列，其优点介于卧、立两种注射机之间。 4）多模注射机 它是一种多工位操作的特殊注射机 注射机型号标准表示法要有注射量、合模力、注射量与合模力同时表示等三种方法，本制品采用卧式注射机。 注射机的选用原则： ①计算塑件及浇道凝料的总容量（体积或重量）应小于注射机额定容量（体积或容量）的 0.8 倍； ②模具成型时需用的注射压力应小于所选用注射机的最大注射压力； ③模具型腔注射时所产生的压力必须要小于注射机的锁模力； ④模具的闭模高度应在注射机最大、最小闭合高度之间； ⑤模具脱模取出塑件所需的距离应小于所选注射机的开模行程； ⑥模具的外形尺寸及安装尺寸必须与所选注射机模板适应，既模具最大外形尺寸安装时应不受拉杆间距的影响，模具安装用的定位环尺寸应与机床定位孔直径相配合； ⑦模具的模板各安装孔应与注射机固定模板的安装孔相对应、机床喷嘴孔径和球面半 11径应与模具进料孔相对应，注射机的开模行程应满足脱件条件。 3.1 计算塑件的体积和质量 该产品为聚丙烯，其密度为 0.9g/cm3-0.91g/cm3，收缩率为 1%~2.5%，计算其平均密度为 0.905g/cm^3.。平均收缩率为 1.75% 通过 proe 软件测出塑件体积：V=29.13cm G= v = 39 . 0cmg×29.13cm =26.19 g 因为选用一模一腔结构，所以 塑件总体积为 V=29.13cm ，塑件总质量为 26.19 g ，浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的 0.2-1 倍。由于本次采用中心浇口流道短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的 0.2 倍来估算，故一次注入模具型腔溶料的总体积为 V 总=V（1+0.2）= 2 . 1 1 . 29 × =392 . 34 cm 由于浇注系统体积与质量都不是很大，所以可先初选注塑机型号。 3.2 确定注塑机型号 根据计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积 V 总=392 . 34 cm , 并结合式 V 公=V 总/0.8，则有：V 总/0.8=8 . 092 . 34=365 . 43 cm 。根据以上的计算，考虑到模具的闭合高度所以选定公称注射量为3300 cm ,注射机型号为 G54-S200/400 螺杆式注塑机，其主要参数见下表 3-1， 表 3-1 注塑机主要参数 理论注射容积(cm） 200∽400 螺杆直径(mm) 55 注射压力(MPa) 109 注射速率(g/s) 20 塑化能力(kg/h) 31 螺杆转速(r/min) 1648 锁模力(kN) 2540 拉杆空间(mm) 500x440 移模行程(mm) 666 模具最大厚度(mm) 406 12模具最小厚度(mm) 165 锁模形式 液压-机械 模具定位孔直径(mm) ￠125 喷嘴球半径(mm) R18 喷嘴口孔径(mm) ￠4 注射行程(mm) 160 3.3 确定注塑成型的工艺参数 表 3-2 注塑成型工艺参数表 名称 聚丙烯 材料 代号 收缩率/% 密度/(g/cm^3) PP 1~2.5 0.90~0.91 设备 类型 螺杆转速/(r/min) 喷嘴形式 螺杆式 30~80 直通式 温度 料筒一区/℃ 料筒二区/℃ 料筒三区/℃ 喷嘴/℃ 模具/℃ 150~170 180~190 190~205 170~190 40~60 压力 注塑/MPa 保压/MPa 60~100 50~60 时间 注塑/S 保压/S 冷却/S 周期/S 1~5 5~10 10~20 15~35 3.4 注塑机的相关参数的校核 注塑模需安装在注塑机上才能进行工作，两者应该相互匹配，所以注塑模设计之前要进行注塑机基本参数的校核。只有这样，才能处理好注塑模与注塑机之间的关系，使设计出来的注塑模能在注塑机上安装和使用。 3.4.1 开模行程的校核 模具开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。注塑机最大开模 13行程的大小直接影响模具所能成形的塑件高度，太小时塑件无法从动、定模之间取出。因此模具设计时必须进行注塑机开模行程的校核，使其与模具的开模距离相适应。对于带有不同形式的锁模机构的注塑机，其最大开模行程有的与模具厚度有关，有的则与模具厚度无关。 选择液压－机械式锁模机构的注塑机，其最大开模行程是由肘杆机构或合模液压缸的冲程所决定的，而与模具厚度无关，当模具厚度变化时可由其调模装置。用校核时只需使注塑机最大开模行程大于模具所需的开模距离即可。 模具为单分型面注塑模，其最大开模行程按下式校核： ( )max 1 25 10 S S H H = + + (3-1) 式中: maxS注塑机最大开模行程（666mm）。 S模具所需开模距离（330mm）。 1H塑件脱模距离（120mm）。 2H包括浇注系统凝料在内的塑件高度（200mm）。 代入上式可得:左边=666右边=120+200+10=330mm. 通过上式可知开模的行程在允许范围内，达到设计要求。顶出装置的校核 各种型号注塑机开合模系统中采用的顶出装置和最大顶出距离不尽相同，设计的模具必须与其相适应。 采用注塑机G54-S200/400，为中心两侧双顶杆液压顶出。模具设计成推杆顶出，符合要求。 3.4.2 注射量的校核 在设计模具时，为确保塑件质量，应保证注塑模内所需注射量在注塑机实际的最大注射量的范围内。根据生产经验，注塑机的最大注射量是其额定注射量的80％，换句话来说，一个注射周期内所需注射的塑料熔体的总量必须在注塑机额定注射量的80％以内。注塑机额定注射量有两种表示方法，一是用容量（cm3 ），一是用质量（g）表示。国产的标准注塑机的注射量均以容量（cm3 ）表示。设计采用国产注塑机，以容量校核。 在一个注射成形周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容量，应为制件和浇注系统两部分容量之和，即 j zV nV V + = (3-2) 式中，V一个成形周期内所需注射的塑料容积（cm3 ）。 n型腔数目。 XV单个塑件的容量（cm3 ）（29.1cm 3 ）。 14 jV 浇注系统凝料和飞边所需的塑料容量（27cm3 ）。 故应使 mV3z= (3-3) g j z0.8V V nV V + = (3-4) 式中:gV注塑机额定注射量（200-400cm3 ）。 左边=29.1+27=31 . 56 cm 400×0.8=3320cm 根据以上公式计算，注塑机的注射量在注塑机的最大范围内达到合格。 3.5 喷嘴尺寸的确定 注塑机喷嘴头一般为球面，其球面半径 R 应与模具的主流道始端的球面半径吻合，以免高压熔体从隙缝处溢出，一般模具的主流道始端的球面半径应比喷嘴球半径大 2～5mm，否则主流道内的塑料凝料无法脱出，其相应尺寸关系如图 3-1。 图 3-1喷嘴与浇口套的尺寸关系图 其中 ， R=r+ （ 2 ～ 5 ） mm ， D=d+ （ 0.5 ～ 1 ） mm 3.6 定位环尺寸 注塑机定模固定板上有一规定尺寸的定位孔，注塑模定模板上相应设计有定位环。为了使模具的主流道的中心线与注塑机喷嘴的中心线相重合，模具定模固定板上的定位环或主流道衬套与定位环的整体式结构的外径尺寸 d 应与注塑机固定模板上的定位孔呈间隙配合，便于模具安装。定位环的高度小型模具为 7～10mm，大型模具为 10 ～15mm，定位孔深度应大于定位环的高度。 153.7 模具厚度 在模具设计时应使模具的总厚度位于注塑机可安装模具的最大模厚和最小模厚之间。同时应校核模具的外形尺寸,使得模具能从注塑机拉杆之间装入。 模具闭合后的厚度（闭合厚度）mH 应在注塑机允许的最大模具厚度maxH 和最小模具厚度 minH 之间，即 max maxH H Hm (3-5) 式中maxH 最大模具厚度 minH 最小模具厚度 mH 模具闭合高度 3.8 模具的长度与宽度 模具外形尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，校核其安装时能否穿过拉杆空间在动、定模固定板上固定。模具在注塑机动、定模固定板上安装的方式有两种：用螺钉直接固定（大型注塑模多用此法）和用螺钉、压板固定（中、小型模具多用此法）。采用第一种方法时，动、定模座板上的螺钉孔尺寸及间距应与注塑机对应模板上所开设的螺孔相适应（注塑机动、定模安装板上开着许多不同间距的螺钉孔，只要保证与其中一组相适应即可）；若采用后一种方法，灵活性大，只需在模具动、定模固定板附近有螺孔就行。 164 模具的设计 前述已知，该模具要应用注射模加工。根据对笔筒底座零件图的分析，可采用中小型模架标准（GB/T.12556.190）中派生组合类型的模架标准，它是以点浇口和多分型面为主的结构形式，其代号取 P。派生组合中，动、定模座板的连接方式，（如采用螺钉、定距拉杆或定距拉板等）有承制单位自定。（模具中各种零部件具体尺寸要求可见模具装配图或零件图标注） 一般注射模可由以下几个部分组成：浇注系统、导向机构、脱模机构、侧向分型机构与抽芯机构、其它零件。 对该笔筒底座零件注射模具的基本设计： 4.1 塑件成型方案的确定 通常，塑料按照性能分为热塑性塑料和热固性塑料两种，两种塑料的成型方式有所不同，对于热塑性塑料大多数都是注射成型，本产品聚丙烯，要求材料为 PP，PP 为热塑性塑料，且多为注射成型，根据实际，我们采用注射成型。 4.1.1 分型面的确定 模具上用以取出制品和（或）浇注系统凝料的，可分离的接触表面称之为分型面。分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模具，而且涉及模具结构与制造成本。在制品设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成形。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，对制品质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。 分型面的选择应遵守如下原则： 1) 分型面应选择在制品的最大截面处，无论塑件以何方位布置型腔，都应将此作为首要原则； 2) 有利于保证制品的外观质量，分型面上型腔壁面稍有间隙，熔体就会在塑件上产生飞边； 3) 尽可能使制品留在动模一侧，因为在动模一侧设置和制造脱模机构简便易行； 4) 有利于保证制品的尺寸精度； 5) 尽可能满足制品的使用要求 6) 尽量减少制品在合模方向上的投影面积，以减小所需锁模力； 7) 长型芯应置于开模方向，当塑件在相互垂直方向都需要设置型芯时，将较短的型芯设置在侧抽芯方向，有利于减小抽拔距离； 8) 有利于排气； 9) 有利于简化模具结构，应尽量避免侧向分型或抽芯； 在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便。 17塑件分型面决定了模具的基本结构和飞边产生的位置，根据该笔筒底座的形状要求，外表面要求精美、无明显的毛刺，另外，笔筒底座手柄部位形状比较复杂，所以，将分型面选择在笔筒底座中间剖切面上。这样，不致影响塑件外观，既有利于脱模（注：分型面应使塑料件在开模时留在有脱模机构的一边，通常是在动模一侧。），又使模具的加工制造更容易。 4.1.2 型腔数目的确定 对于一个塑件的模具设计的第一步骤就是型腔数目的确定。单型腔模具的优点是：塑件精度高；工艺参数易于控制；模具结构简单；模具制造成本低，周期短。缺点是：塑件成型的生产率低、成本高。单型腔模具适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产。 多型腔模具的优点是：塑件成型的生产率高，成本低。缺点是：塑件精度低；工艺参数难以控制。模具结构复杂；模具制造成本高，周期长。多型腔模具适用于大批量、长期生产的小塑件。 根据塑件的精度：根据经验，在模具中每增加一个型腔，塑件的尺寸精度就要降低4%。 确定型腔数目的方法： 考虑到塑件的技术要求，本设计采用根据注射量方法确定型腔数目。即： 1 2 )/mm (0.8G n = (4-1) 式中: G注塑机的最大注射量（360g） 1m单个塑件的重量（130g） 2m浇注系统的重量（27g） 由于该塑件尺寸形状很大，只能为一模 1 腔。根据需要和后续加工的要求我们确定为平行于塑件的最大尺寸方向，中心分布。 4.2 成型零件有关计算 包括定模板、动模板和型芯等零件。在注射时，这类零件直接接触塑料，以成形制品；其精度要求较高，是注射模的核心零件。 动、定模板：主要成形塑料件的外部形状。由于该工艺品盒的形状比较简单，尺寸也较小，所以采用整体式的凹模。它是由整块金属材料直接加工而成的，见零件图 06、20。这种形式的凹模结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型的塑料件质量较好。由于，零件技术要求中要求塑件的外观精美无明显的毛刺，所以，用特种加工中的电火花进行加工较好，见“电火花成型加工”。 型芯：又称凸模，主要成形塑料件的内部形状，。根据对该塑件整体进行分析，知其内形比较简单，深度较大，可以采用整体式凸模。整体凸模的结构简单牢固， 成型塑料 18件的质量好，且适合用于这种小型的凸模。在实际的加工中，采用了型芯主要部分粗、精车，外圆和端面精磨，这样保证了零件图样中对圆弧半径、内圆弧角尺寸要求及对称度等技术要求，而且降低了零件的加工成本。最后，用抛光机对型芯进行了表面抛光处理，使得塑料制件的内壁光滑、美观。 4.2.1 影响塑件尺寸精度的因素的分析 成型零部件的设计计算主要指成型部分，与塑件接触部分的尺寸计算。而对于塑件尺寸精度的影响因素主要有以下方面：塑件收缩率的波动 塑件成型后的收缩变化与塑料的品种，塑件的形状、尺寸、壁厚、成型工艺条件，模具的结构等因素有关。塑料收缩率波动误差为 Ls S Ss) (min max = (4-2) PP 的平均收缩率：2min maxS SS+= ×100﹪=1.75﹪（ 01 . 0 , 025 . 0min max= = s s ） 模具成型零件的制造误差 一般成型零件工作尺寸制造公差值取塑件公差值的1/3-1/4，本次设计中取 =31z 还有模具成型零件的磨损和模具安装配合误差等，综上所述，塑件在成型过程所产生的尺寸误 差应该是上述各种误差的综合，即 a j C Z s + + + + = (4-3) 式中 塑件的成型误差； z 模具成型零件制造误差； s 塑料收缩率波动引起的误差； j 模具成型零件配合间隙变化的误差； a 模具装配引起的误差。 由此可见，塑件的误差为累积误差，由于影响因素多，因此塑件的尺寸精度往往较低，设计塑件时，其尺寸精度的选择不仅要考虑塑件的使用和装配要求，而且要考虑塑件在成型过程中可 能产生的误差，使塑件规定的公差值 大于或等于以上各种因素引起的累积误差 ，即 ,由国家标准 GB／T14486-1933 可知，取 =1.40mm,故 46 . 0 =z mm 1903[(1 ) ]4zm cp sl S l = + + 4.2.2 凹模工作尺寸计算 制品原料为 PP，收缩率为 1.0% ~ 2.5%，则：max min ( )/ 2 1.75% cp S S S = + =；根据塑件轴向尺寸 100mm，精度等级 MT5，查表得模具制造公差为 IT-11，查标准公差 GB1800-79得模具制造误差0.17 z mm =。 凹模深度：z0s cp m32- 1 + + = H S H ） （ (4-4) =101.57mm 根据塑件直径 80mm，精度等级 MT5，查表 7-2 得模具制造公差为 IT-11，查标准公差GB1800-79 得模具制造误差0.2zmm =。 凹模径向尺寸：z0s cp m43- 1 + + = L S L ） （ (4-5) 0.2087.06mL mm+= 4.2.3 凸模工作尺寸计算 根据塑件轴向尺寸 180mm，精度等级 MT5，查得模具制造公差为 IT-11，查标准公差模具制造误差0.15zmm =。 GB1800-79 得凸模高度：0-s cp mz32- h 1 h + = ） （ S (4-6) =213.06mm 根据塑件直径 80mm，精度等级 MT5，查得模具制造公差为 IT-11，查标准公差 GB1800-79得模具制造误差。 错误！嵌入对象无效。。 凸模径向： (4-7) 4.2.4 成型零件强度及支撑板厚度 按刚度条件，侧壁和型腔底配合处间隙 已知 u=0.25 E=2.06 MPa510 × R=25mm r=22.5mm P=50Mpa，代入公式计算，得 00.283.89ml mm= 20mm ur Rr REp42 22 25 2 22 210 1 . 7 25 . 05 . 22 255 . 22 2510 06 . 250 30× =++××=++= 按刚度条件计算，型腔底板厚 [ ]( )mmEprh 5 . 237 . 3 10 10 06 . 20225 . 0 10 50 74 . 0 74 . 0316 54434=× × ×× ×= = 4.3 浇注系统设计 流道设计包括主流道、浇口的设计。 4.3.1 主流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或是型腔。由于主流道要与高温塑料熔体及注...