水笔套注塑模的设计毕业论文.doc

题 目：
水笔套注塑模的设计

副 标 题：

I

绪论
摘 要

日用品，有时采用精度和强度不太高的塑料注塑，由于塑料具有可塑性强，密度小、比强度高、结缘性、化学稳定性高、外观多样的特点，因而受到越来越多的厂家及人民的喜爱。塑料工业是新兴的工业，是随着石油工业的发展而应而生的，目前塑料制件几乎已经进入一切工业部门以及人民日常生活的各个领域。随着机械工业电子工业，航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就要求成型塑件的模具的开发，设计制造的水平也须越来越高。本文也就对日用品中的水笔套模具设计过程进行阐述。

关键词： 水笔套 注塑模

I
目 录
目 录
摘 要 I
目 录 I
1. 绪论 1
1.1塑料成型在工业生产中的重要性 1
1.1.1塑料及塑料工业的发展 1
1.1.2塑料成型在工业生产中的重要作用 1
1.1.3 塑料成型技术的发展趋势 1
2. 塑件成型工艺分析 2
3. 塑件在模具中位置的设计 3
3.1 分型面的选择 3
4. 普通浇注系统设计 4
4.1 浇注系统的组成及设计原则 4
4.2 主流道与分流道设计 4
4.2.1主流道的设计 4
4.3 浇口设计 5
4.4 拉料杆设计 5
4.5 排气系统设计 6
5. 成型零件设计 6
5.1 成型零件结构设计 6
5.2 成型零件工作尺寸计算 6
5.2.1 型腔、型芯工作尺寸计算 6
5.3 成型零件刚度与强度计算 6
5.3.1 刚度校核 6
5.3.2 强度校核 7
6. 塑料注塑模结构零部件设计 7
6.1 合模导向机构的设计 7
6.2 支承板设计 7
6.3 垫块设计 7
7. 温度调节系统的设计（冷却系统） 8
7.1 冷却回路尺寸的确立及布置 8
8.脱模机构的设计（推出机构） 8
8.1 推杆设计 8
8.2 复位杆设计 8
9.确定注塑机型号 9
9.1 注塑机的选择 9
9.2 开模行程的校核 10
9.3 模具在注塑机上的安装 10
10.模具总装图 11
致谢 12
参考文献 13

II
水笔套注塑模设计
1. 绪论
1.1塑料成型在工业生产中的重要性

1.1.1塑料及塑料工业的发展
塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物，简称高聚物。塑料其余成分包括增塑剂、稳定剂、增强剂、固化剂、填料及其它配合剂。
塑料制件在工业中应用日趋普遍，这是由于它的一系列特殊的优点决定的。塑料密度小、质量轻。塑料比强度高；绝缘性能好，介电损耗低，是电子工业不可缺少的原材料；塑料的化学稳定性高，对酸、碱和许多化学药品都有很好的耐腐蚀能力；塑料还有很好的减摩、耐磨及减震、隔音性能也较好。因此，塑料跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大传统材料之列，在国民经济中，塑料制件已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。
塑料工业的发展阶段大致分为一下及个阶段：
初创阶段 30年代以前，科学家研制分醛、硝酸纤维和聚酰胺等热塑料，他们的工业化特征是采用间歇法、小批量生产。
发展阶段 30年代，低密度聚乙烯、聚氯乙烯等塑料的工业化生产，奠定了塑料工业的基础，为其进一步发展开辟了道路。
飞跃阶段 50年代中期到60年代末，塑料的产量和数量不断增加，成型技术更趋于完善。稳定增长阶段 70年代以来，通过共聚、交联、共混、复合、增强、填充和发泡等方法来改进塑料性能，提高产品质量，扩大应用领域，生产技术更趋合理。塑料工业向着自动化、连续化、产品系列化，以及不拓宽功能性和塑料的新领域发展。
我国塑料工业发展较晚。50年代末，由于万吨级聚氯乙稀装置的投产和70年代中期引进石油化工装置的建成投产，使塑料工业有了两次的跃进，于此同时，塑料成型加工机械和工艺方法也得到了迅速的发展，各种加工工艺都已经齐全。
塑料由于其不断的被开发和应用，加之成型工艺的不断发展成熟于完善，极大地促进了成型模具的开发于制造。随着工工业塑料制件和日用塑料制件的品种和需求的日益增加，而且产品的更新换代周期也越来越短，对塑料和产量和质量提出了越来越高的要求。

1.1.2塑料成型在工业生产中的重要作用
模具是工业生产中重要的工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。
模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱、模具质量的好坏，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基础”，日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的劳动力”。
近年来，我国各行业对模具的发展都非常重视。1989年，国务院颁布了“当前产业政策要点的决定”，在重点支持改造的产业、产品中，把模具制造列为机械技术改造序列的第一位，它确定了模具工业在国民经济中的重要地位，也提出了振兴模具工业的主要任务。

1.1.3 塑料成型技术的发展趋势
一副好的塑料模具与模具的设计、模具材料及模具制造有很大的关系。塑料成型技术发展趋势可以简单地归纳为一下几个方面：
模具的标准化 为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标准化工作十分重要，目前我国标准化程度只达到20％。注射模具零部件、模具技术条件和标准模架等有一下14个标准：
当前的任务是重点研究开发热流道标准元件和模具温控标准装置；精密标准模架、精密导向件系列；标准模板及模具标准件的先进技术和等向标准化模块等。
加强理论研究；
塑料制件的精密化、微型化和超大型化；
新材料、新技术、新工艺的研制、开发和应用；
各种新材料的研制和应用，模具加工技术的革新，CAD/CAM/CAE技术的应用都是模具设计制造的发展趋势。

2. 塑件成型工艺分析

图1 水笔套零件图

图2-2 水笔套塑件图

图2塑具材料为ABS塑料（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）查表得收缩率为：0.3%-0.8%,取值0.4%；大批量生产

塑件材料特性:ABS塑料是在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等异种单体后成为的改性共聚物，也可称改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯更好的使用和工艺性能。ABS是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程塑料。ABS塑料一般不透明。ABS 无毒、无味，成形塑件的表面有较好的光泽。ABS具有良好的机械强度，特别是抗冲击强度高。ABS还具有一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电性能。
缺点：耐热性不高，且耐气候性较差，在紫外线作用下易变硬发脆。
塑件材料成形特性：使用ABS注射成形塑料制品时，由于其熔体黏度较高，所需要的注射成形压力较高，因此塑件对型芯的包紧力较大，故塑件应采用较大的脱模斜度。另外熔体黏度较高，使ABS制品易产生熔接痕，所以模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。ABS易吸水，成形加工前应进行干燥处理。在正常的成形条件下，ABS制品的尺寸稳定性较好。在正常的成型条件下壁厚，熔料温度对收缩率影响极小，在要求塑件精度高时，模具温度可控制在50～60°C,而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60～80°C。
据该塑件分析得到以下结果
1）该塑件尺寸较小，一般精度等级4，为降低成本，采用一模多腔，并不对制品进行后加工。
2）根据塑件的生产效率及为提高成型效率采用侧浇口。
3)为了方便加工和热处理,型腔与型芯采用拼镶结构。
确定型腔：
尺寸精度等级要求一般, 采用一模12腔。
据图 1塑料件图示尺寸（圆角等部位简化）近似计算：
水笔套体积 Vs≈1.37cm3
查相关手册得：塑料ABS的密度为1.02～1.20g/cm3 本文取1.05 g/cm3
单件塑件重量 Ms=Vs×ρ=0.194×1.05≈1.78g

3. 塑件在模具中位置的设计
3.1 分型面的选择
根据分型面的设计原则，
1)分型面应该选在塑件的最大轮廓处
2)分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模
3)分型面的选择应保证塑件的精度要求
4)分型面的选择应满足塑件的外观质量要求
5)分型面的选择要便于模具的加工制造
6 )分型面的选择应有利于排气
综合上面几点故分型面如下图

图3
4. 普通浇注系统设计
4.1 浇注系统的组成及设计原则
普通浇注系统由主流道分流道浇口和冷料井组成，它有以下设计原则
1） 排气性良好；
2） 流程短；
3） 防止型芯变形；
4） 塑件在成型后的整修方便；
5） 防止因浇注系统不当而造成制品变形或开裂
6） 浇注系统的容积，在保证工作顺利的条件下，应取最小值，以减少材料的损耗。
4.2 主流道与分流道设计
4.2.1主流道的设计
主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触出开始到分流道为止的塑料体的流动通道，根据模具设定为一模8腔，可以估计一次成型所需的塑料，因此可确定型号为注射机XS-Z-30，结合厂里实际应用情况，及模架的选择及刚度与强度要求浇口套设计如下：主流道设计成圆锥型,其锥角为20～60，内壁粗糙度Ra取1.6µm。分流道截面设计成圆形截面加工容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式。圆形截面分流道的直径可根据塑件的流动性良好，所以造圆形截面。根据经验分流道的直径d可取4～6mm。

4.2.2分流道的设计
在设计多型腔或者多浇口的单型腔的浇注系统时应设置分流道，考虑到U形截面加工较容易，而且热量损失与压力损失均不大，故为所选，根据经验值分流道宽度为3.2-9.5才是合理的，故分道流道宽度b=4mm，半径R=b/2=2,深度h=1.25×2=2.5,为了能够使塑

9.确定注塑机型号
9.1 注塑机的选择
1）初选注射机
①注射量：该塑料制件的单件重量
Ms≈ 1.78g
浇注系统重量的计算，根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积
Vj= 20+1407.95+1030≈2527.95 cm3
粗略计算浇注系统重量
Mj=Vj×ρ≈30 g
总体积 V塑件=934.56+2527.95 = 3.3925 cm3
总质量 M= 3.3925×1.05≈36 g
ABS的密度为 1.03～1.05g/ cm3。
满足注射量:　V机≥V塑件/0.80
式中 V机——额定注射(cm3)
V塑件---塑件与浇注系统凝料体积和（cm3）
V机= V塑件/0.8≈ 4.3 cm3
或满足注射量M机≥M塑件/0.8
M机= M塑件/0.8=4.5g
②注射压力
P注≥P成型
查表得
ABS塑料成型时的注射压力P成型=70～90Mpa.
③锁模力：
P锁模力≥PF
式中P—塑料成型时型腔压力ABS塑料的型腔压力P=30Mpa
F—浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和分型腔及浇住引流及型腔在分型面上的投影面积
F= [8×30×(3.14×5.1×5.1- 3.14×1.7×1.7)+30×(10×10+3.14×5×5)] =79298.2
PF= 30×79298.2 = 2378946N≈23.79KN

根据以上分析与计算.查表得
初选注射机的型号为:XS-Z-30
注射机XS-Z-30有关技术参数如下:
最大开合模行程 160 mm
模具最大厚度 180 mm
模具最小厚度 60 mm
喷嘴圆弧半径 12mm
喷嘴孔直径 2 mm
动、定模板尺寸 250 mm× 280 mm
拉杆空间 235 mm
2）选标准模架A3
根据以上分析计算型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。
选用A3型模架 GB/T 12556.1-1990
　　动模板厚A=40mm
　　推件板厚度=16mm
　　固定板厚度B=32
　　垫块厚度C=63
　　模具厚度：H模=40+A+B+C+32=191mm
　　模具外形尺寸：160×160×191mm
　　3）校核注射机
　　注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 由于在初选注射机和标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符合所选注射机要求。
9.2 开模行程的校核

注射机最大行程S
　　 S≥2h件+h浇+(5～10)
　　式中h件-塑料制品高度(mm)；
　　h浇-浇注系统高度(mm)。
　 2h件+h浇+(5～10)=2×18.41+74+8=118.82mm
　　故满足要求。
9.3 模具在注塑机上的安装
从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以选注射机规格满足要求。

10.模具总装图

图8

1-动模座板 2-垫块 3-内角螺钉 4-支承板 5-型芯固定板 6-定模座板 7-内角螺钉
8-浇口 9-导套 10-定模板 11-导柱 12-拉料杆 13-推杆 14-推杆固定板
15-推板 16-复位杆

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致 谢
致谢

通过这一个月来的设计，不仅是对我3年来学习的总结和回顾，同时也让我深深的明白了自身的诸多不足之处，这也是今后在社会上学习的一种动力，我将会不断地学习、不断地充实自己。由于时间和自身能力有限，设计难免会存在着不足之处，恳请各位老师给予指正。
至此，感谢学校，感谢老师在这3年里对我的谆谆教导，让我充实的度过了这3年的大学生活，你们的教诲将是我最宝贵的财富。最后，感谢我的指导老师对我设计的悉心指导和耐心帮教。
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附 录
参考文献

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[2] 冯炳尧　韩泰荣　蒋文森 编 丁战生审. 模具设计与制造简明手册 .上海：上海科学技术出版社，1998.7
[3] 唐志玉主编. 塑料模具设计师指南.北京：国防工业出版社，1999.6
[4] 冯炳尧 韩泰荣 蒋文森主编. 模具设计与制造简明手册第二版.上海：上海科学技术出版社，1994
[5] 王桂萍　邱以云主编. 塑料模具的设计与制造问答.北京.机械工业出版社
[6] 奚永生主编.精密注射模具设计.北京.中国轻工业出版社
[7] 陆宁主编.实用注射模设计.北京.中国轻工业出版社，1997.5
[8] 宋玉恒主编. 塑料注射模机构与结构设计.北京.航空工业塑料模具编制组，1986.9
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[10] 蒋继宏　王效岳主编. 注射模典型结构１００例.北京.中国轻工业出版社，2000.6
[11] 贾润礼　程志远主编. 实用注射模设计手册.北京.中国轻工业出版社，2000.4
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[13] 廖念针等主编. 互换性与技术测量.北京.中国计量出版社，2000.1
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