说明书-笔筒注塑工艺分析与模具设计（含ProE三维图）

. 题 目：笔筒注塑工艺分析与模具设计 姓 名： 学 号： 学 院： 专 业： 指导老师： I摘 要本次设计以“笔筒”塑件为设计对象。首先分析聚碳酸酯（PC）的注塑工艺、笔筒塑件的结构、精度等级及工艺性；其次确定了型腔数目、分型面及型腔排布位置、浇口形式及位置、侧抽芯机构、推出机构等模具结构设计；然后根据不同塑件精度及尺寸的要求，针对笔筒注塑模具进行注塑机的初选与校核，并构建标准模架及标准件；最后运用Pro/E、EMX、AutoCAD等计算机辅助绘图软件对笔筒注塑模具展开三维立体结构设计并制作二维平面工程图。 笔筒塑件采用无味、无毒、透明的PC材料注塑成型。该工件具有重量轻、耐腐蚀老化、强度高、使用寿命长、制作方便、价格低廉等特点。分型面选择在笔筒中间剖切面上、型腔确定为一模两腔、型腔排布为平衡对称式、注塑模选用双分型面注塑模、浇口选择为侧浇口、标准模架选用龙记模架（LKM），其型号规格为：AH-2525-A30-B30-C60，模仁尺寸为40x110x15mm,40x110x15mm，选定注射机型号为XS-ZY-125，其螺杆转速为10140r/min,模板最大厚度为300mm、最小厚度为200mm,机器外形尺寸为3.340.751.55(m).本次毕业设计运用AutoCAD、Pro/E及EMX软件完成笔筒零件图、笔筒型腔的建立、笔筒注塑模具及笔筒平面工程图的绘制。 关键词:注塑模具, 笔筒,聚碳酸酯（PC）,工艺分析，模具结构设计IIAbstract The graduation design to pen holder plastic parts for the design object. First analysis of polycarbonate (PC) injection molding process, pen holder, the structure of plastic parts, precision grade and manufacturability; Second determines the number of cavity, the parting surface and mold arrangement, the gate form and position, side core-pulling mechanism, launch institutions such as the die structure design; Then according to the requirements of different parts precision and size for brush pot injection mold for injection molding machine, and primary and build standard mold base and standard parts; The use of Pro/E, EMX, AutoCAD and other computer aided drawing software to brush pot injection mould on 3 d structure design and construction of two-dimensional plane engineering drawing. pen holder adopts non-toxic, tasteless and transparent PC material molding. The artifact has light weight, corrosion resistance aging, high strength, long service life, convenient production and low price, etc. Parting surface selection in the middle of the pen container on the cutting plane, designated one module and two cavities, mold cavity configuration is balanced symmetrical type, selection of injection moulds, double injection mold parting surface, choice of gate for the side gate, selection of standard mould base dragon die set (LKM), the specifications for: AH - 2525 - A30 - B30 - C60, mould kernel size of 40 x110x15mm, 40 x110x15mm, injection machine number is selected the XS - ZY - 125, the screw rotation speed is 10 140 r/min, the maximum thickness of template is 200 mm, 300 mm, minimum thickness machine appearance size 3.34 * 0.75 * 0.75 (m). The graduation design using AutoCAD, Pro/E and EMX software complete pen container parts diagram, the establishment of the brush pot cavity, pen holder injection mould and paint pen holder plane engineering drawing. Key words: injection mould, pen holder, polycarbonate (PC), process analysis and die structure design 摘 要IAbstractII绪 论11.1 课题的背景和意义11.2 国内外的研究现状和发展趋势11.3 课题的主要内容3第一章 笔筒塑件的设计51.1笔筒塑件分析51.2 笔筒塑件的选材61.2.1 材料的要求61.2.2 材料的性能分析61.2.3 PC的注塑成型工艺分析71.3 笔筒塑件工艺分析81.3.1结构分析81.3.2工艺性分析91.3.3精度等级91.3.4成型方案的确定9第二章 注塑成型模具的设计112.1确定型腔数目112.2确定分型面的位置112.3型芯、型腔、工作部位的确定122.4型腔位置的排布142.5初步设计主流道及分流道的形状与尺寸142.6确定浇口形状及位置16第三章 模具结构设计173.1初选注塑机173.1.1注射量173.1.2注射压力173.1.3锁模力173.2选择注塑机床的型号183.3主流道衬套形式193.4型腔尺寸的确定193.5动定模尺寸的确定193.6导向机构的设计223.7推出机构的设计233.7.1推出机构233.7.2推出机构的设计要点233.8侧向抽芯机构的设计253.8.1抽芯机构253.8.2侧抽芯的组成253.8.3影响侧抽芯力的因素253.8.4侧抽芯机构的设计准则263.8.5侧抽芯力的确定263.8.6侧抽芯距的确定263.9温度调节系统的设计273.9.1温度调节系统273.9.2温度调节对塑件质量的影响273.9.3温度调节系统的要求283.9.4冷却系统设计28第四章 注塑模具的校核304.1注射量的校核304.2 注射压力的校核304.3安装部分相关尺寸的校核304.3.1注塑机的喷嘴与模具主流道衬套的校核304.3.2模版厚度的校核304.4侧向抽芯的开模行程校核30第五章 模架的选择315.1模架的选择31第六章 笔筒模具的装配356.1笔筒模具总装图356.2成型特点36第七章 模具材料377.1模具材料的作用和地位377.2笔筒注塑模具材料的选择37第八章 模具寿命与维护398.1模具的寿命398.2模具的维护39总结40致谢41参考文献42VII绪 论1.1 课题的背景和意义塑料相对金属，密度小，但强度比较高，绝缘性能优良，具有非常好的抗化学腐蚀性，在机械、化工、汽车、航空航天等领域，塑料已经大规模的取代了金属。目前塑料制品在日常生活及工业各领域应用广泛。注塑成型具有材料适用性强、可以一次性成型出结构复杂的制品、工艺条件成熟、制品精度高、生产成本等有点。随着注塑成型的制品在塑料制品中所占的比重不断增加。相关的设备和技术也得到了很大的发展。而模具设计在现代塑件制品中占据着主导的作用，在我们的生活、生产的各方面发展中，模具设计日渐变得优越和重要。在课题分析、研究、制定的过程中，锻炼学生使用绘图软件的技巧，了解塑件结构设计、塑料成型工艺分析、塑料模具零件的选材、塑料模具零件的制造以及资料检索、文献查阅和整理等方面的能力获得综合训练，为将来的工作适应奠定坚实础。1.2 国内外的研究现状和发展趋势周永泰1就“中国模具工业的现状与发展”作出了详细的报告说明，详细说明了中国模具行业的发展前景和优缺点。模具虽然隶属于制造行业, 但它有着独特的工艺制造特点。第一，模具行业是发展快、资金大的新型行业, 模具行业不但自身为高科技产业，而且极大推动了工业生产的质量。随着社会的不断发展，模具行业也不断向着最有力的方向前进。第二，模具在国有效益的带动下发展前景极大。在国内外的资料有所记录：模具与其相关工业的产值比大致为1100 。模具的产业为国内发展带来巨大的效益。第三,模具是一种特殊的行业, 品种繁多,技术含量较大，安全可靠。第四，中小企业所占比例很大。国外大部分模具企业都是职工人数在不多的小企业。根据国家对企业类型的划分标准,我国模具企业属大型的只有几家, 属中型的也是很少, 绝大多数都属小型企业。1998 年3 月国务院颁布的关于当前产业政策重要的决定中, 模具行业被列到制造行业第一位, 随后的1999 年和2002 年, 在国家计委和科技部发布的当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录，因此模具行业的兴旺关系到国家发展的前进方向。唐仁奎、许艳英2对注塑模在国内外的发展作出了全面的分析。指出注塑模CADCAECAM的严密的组织方式，保证了注塑模的生产技术和质量。但注塑模具在市场中有待提高。模具的研究和发展方向逐渐趋向于高精密行业，对形状复杂的产品进行数据记录，而且采集的速度十分快，并直接建立三维造型。其次就是实现模具加工的自动化生产；此外就是通过互联网信息加快模具生产的脚步。如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron。冯刚、张朝阁、江平针3对注塑模具的地位和行业的发展做出明确的分析，提出了加快我国模具行业发展的关键。介绍了注塑模具的基本结构和技术，并重点分析了几种产品，对比了国内外注塑机模具的发展方向和研究现状，最后对我国的模具行业的发展予以希望。CHENGXue-wen、LIDe-qun等人4指出注塑模具在国外的发展前景，并与国内行程对比说明。表1-1 国内模具产值年份19951996199719981999200020012002.产值亿元145160200220250280316360.表1-2 进出口模具产值年份19951996199719981999200020012002.进口/万美元出口/万美元811004941917997000630009428663489591882741328097700173741111741877512720033680.目前, 我国的模具水平有了很大的水准，我国的模具行业也相应得到了很大的发展。但是设计制造水平在总体上仍然要比德、日、法等工业发达国家落后。马斌、郭志英等人5在国内外模具发展的行情上作出了鲜明的分析对比。在国内外存在的差距有五个方面。(1) 模具的总量可谓供不应求, 模具的自配率才有70 %而已。其中，中低档模具供过于求, 中高档模具自配率也只达到50 %。(2)我国模具生产区域中多数是自产自配的工模具车间(分厂), 自产自配比例高达60 %, 然而国外有70 %以上的模具产品是商品模具。国内的专业模具厂多数以“大而全”、“小而全”的形式组织, 然而国外的模具产多数以“小而专”、“小而精”的形式组织。在国内模具的生产总量中, 属精密、大型、复杂、寿命长的模具比例低于30 %, 而国外却高于50 %。而且进出口之比为3 .71 , 我国模具产业是净进口量最大的国家。(3) 模具产品水平比国际模具生产水平平均要低, 而模具的生产周期却要比国际水平平均都要长。产品的水平低主要表现在型腔粗糙度、寿命的长短、模具的精度等级及结构等方面。(4) 经济效益欠佳,开发能力较差 。我国的模具企业技术人员比较缺少, 模具研发水平较低, 而且不重视产品开发。(5)模具的企业管理十分落后，模具生产、研发技术也较为落后。国内许多模具企业还沿用过去作坊式管理模式, 真正地实现现代化企业管理的企业其实还很少。随着模具生产的不断发展，在发达国家中，模具标准件的使用覆盖率达80%左右。同时，根据模具行业的发展形式，模具制造会朝着高效、快速、经济、环保的大方向发展6。模具设计是决定模具能否研发和生产的关键所在。 模具设计长期以来都是依赖人为经验所完成7。自从20世纪中后期，计算机辅助软件被应用到模具生产以来，得到大家的认可，该技术也得到很大的发展，在模具制造中提现出很大的优越性。90年代，模具计算机程序分析技术也已有许多企业应用。它对缩短模具制造周期及提高模具质量有着显著的作用，现在CAD已从二维设计发展到三维设计，并在各领域有广泛的应用。石艳、黄文权、黄亚纯8介绍了基于Pro/Engineer的注塑模具CAD/CAM技术，它能方便快捷地实现产品设计，在设计的过程中，软件可以直接参与修改模型，极大地缩短了产品生产开发的周期，而且可以为后期模具的设计参数提供数据，降低了生产成本，同时也是作为工程技术人员开发和研究各种模具的最强有力的方式。1.3 课题的主要内容 模具制造是工业生产中一门重要工艺方法，形状复杂、尺寸精度要求高的制件一般都蚕蛹模具成型的方式。模具成型已经是现代工业生产的不可缺少的制造手段，成为最具有发展前景的工艺方式。特别是塑料模具的应用，极大推动了经济的发展，同时带动了模具制造前进的脚步。如今，塑料模具在各个行业和领域都有所被应用。其原因有两点：第一，随着数控技术的不断发展和加强，使简单、快捷制造形状复杂的塑料模具成为可能；第二，随着塑料品种的不断增多，塑料性能的不断改善，塑料的应用不断加强致使塑料模具被广泛应用到诸多行业当中。由于模具设计与制造的快速发展，塑料成型模具将向自动化、高频率、精密、大型、长寿命的方向发展。本次毕业设计以“笔筒”为研究对象，分析其工艺性、结构性和注塑工艺等特点，并对其进行模具设计。通过此过程让我更好地了解注塑工艺的成型特点、性质和过程。本次以“笔筒注塑工艺分析及其模具结构设计”为设计题目，其内容为：1） 学会观察笔筒塑件的外形结构，判断笔筒塑件符合的工艺成型类型，并作出明确分析；2） 分析笔筒塑件型腔数目、分型面的选择、型腔排位方式及浇口位置；3） 通过笔筒塑件的工艺性、结构性及其尺寸、精度要求，查表选择合适的标准模架及标准件；4） 运用Pro/E软件把模具的核心部分、动定模分割出来，并根据型腔改善动定模上的辅助零部件；5） 分析笔筒注塑模具，并导出笔筒零件、笔筒注塑模具及动定模的二维工程图；6） 撰写“笔筒笔筒注塑工艺分析及其模具结构设计”的设计说明书。第一章 笔筒塑件的设计1.1笔筒塑件分析本次毕业设计的课题内容为笔筒塑件，其二维图如图1-1，三维图如图1-2。（具体零件图可参考附件）图1-1 笔筒零件二维图图1-2 笔筒零件三维立体图1.2 笔筒塑件的选材1.2.1 材料的要求 笔筒塑件应该具有重量轻、耐腐蚀老化、强度高、使用寿命长、制作方便、价格低廉等特点，同时应该防止脱落损伤、老化破裂等现象的发生。常用的塑料有聚丙烯（PP)、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）等，它们具有加工性能良好、价格低廉、应用范围广等特点，但由于这些材质成型收缩率较大、力学性能比较差、不易成型尺寸精度要求较高的制品。因此，综合各方面的因素考虑，笔筒塑件的材料选择聚碳酸酯。1.2.2 材料的性能分析聚碳酸酯是一种热塑型材料，它有无味、无毒、无臭、透明的特点，聚碳酸酯的简称是PC，聚碳酸酯的分子式如图1-3。图1-3 PC分子式主要特点如下：（1） 具有较高的强度、高冲击强度、高弹性系数；（2） 可以成型尺寸精度较高的塑件，稳定性良好,收缩率不高。（3） 光学性能、电气性能良好；（4） 无色、无味、无臭且对人体无害。主要性能如下：（1） 机械性能：耐疲劳性、强度较高；（2） 稳定性：尺寸稳定性、耐热老化性、对水稳定性；（3） 电气性能：绝缘性优良、耐电弧性。PC的性能参数如表1-1。表1-1 PC的性能参数表密度（g/cm3）1.20抗拉屈服强度（mpa）50比容（cm3/g）0.90拉伸弹性模量（mpa）1.8103吸水率24h(%)0.3质量冲击强度（m2）有缺口261收缩率（%）0.50.8无缺口11熔点（）130160弯曲强度（mpa）80热变形温度（）0.45mpa90108强度（hb）9.71.80mpa83103体积电阻(m2)6.91031.2.3 PC的注塑成型工艺分析 聚碳酸酯成型参数如表1-2。表1-2 聚碳酸酯成型参数表密度1.181.20模具温度5080收缩率0.50.8注射压力80130预备加热温度（）110120成型工艺参数注射时间2090时间/h810高压时间05材桶温度/后段210240冷却时间2090中段230280总周期40190前端240285螺杆转数28喷嘴温度240250使用注射机类型螺杆式 聚碳酸酯（PC）注塑成型工艺特性：热稳定性较好、成形温度范畴大，制造完成后需要对制件进行干燥处理；流动性较差，其溢流值可达到0.06mm，温度的变化对PC的流动性有所影响；成型收缩率较低，容易产熔融开裂或生应力集中的情况，所以应该严格控制PC的成型条件；冷却速度十分快，“短”和“粗”为浇注系统的准则，模具应该加热，模具应选用耐磨钢并淬火；塑件壁厚不应该太过于厚大，必须均匀处理，防止缺口、尖角和金属嵌件等情况发生，避免其产生应力集中或熔融开裂。1.3 笔筒塑件工艺分析1.3.1结构分析塑件为塑料笔筒，根据笔筒零件二维图可知：笔筒结构大致为圆柱形，外表面粗糙度要求高，无飞边、毛刺等残缺情况。（1） 壁厚制品的用途和选材制约着其壁的厚度，而在实际设计和制造过程中我们要遵循一定的原则，在保证质量的前提下还行不小于最小壁厚。在实际生产过程之中，有的零件壁太厚了也会产生一些缺陷如气泡、缩孔、裂纹等。通过对塑料的学习和观察，我们都知道PC为热塑性塑料。通过对壁厚应设计的最小值的分析，在本设计中，取壁厚为0.5mm。对于同一制品为了保证充型的平稳性和均匀性，应保证同一壁厚。（2） 脱模斜度塑件的外形结构、精度、收缩率等因素对脱模斜度都有影响。根据查表可知常见塑件的型腔、型芯的脱模斜度：（PC）型腔为3540，（PC）型芯为3040。因此选择的脱模斜度为型腔和型芯均为35 。 1.3.2工艺性分析该塑件尺寸小，一般精度等级。采用一模两腔，并要对笔筒塑件进行后加工。为方便加工和热处理，型腔与型芯部分采用拼镶结构方式，采用侧浇口进浇方式。1.3.3精度等级塑件的精度是很重要的一个方面，有很多种方面原因影响塑件的精度，塑件的尺寸精度也要根据要求和标准进行合理选择，在保证满足使用性能的前提下尽可能选用低级精度。通过手册可查得：笔筒塑件的精度等级选择为5级。1.3.4成型方案的确定方案对比如表1-3：（1）注塑成型（2）挤出成型（3）压注成型（4）压缩成型。表1-3 四种成型方案的对比成型方案成型对象成型设备成型模具成型优缺点注塑成型热塑性塑料和一部分热固性塑料注射机外形复杂，尺寸精确的塑料制件成型周期短；生产效率高；易于自动化挤出成型热塑性塑料和部分热固性塑料挤出机组管、棒、丝、板等成型质量、精度高；连续成型；生产量大；设备简单；成本低压注成型热固性塑料普通压机和双动压机模具结构复杂成型周期短；效率高；成型形状复杂；带有细小金属嵌件的制品压缩成型热固性塑料普通液压机和压力机无浇注系统，模具结构简单生产周期长；效率低；劳动强度大；塑件精度难控制；不易实现自动化生产 聚碳酸酯是一种无色、无臭、无毒、透明的热塑性材料，笔筒外形结构复杂，要求一般精度，根据上表中四种成型方案的对比，选择注塑成型。第二章 注塑成型模具的设计2.1确定型腔数目注塑模型腔数目的确定,通常可以制造一种一模含一个型腔，也可以制造一种模具含多个型腔。型腔数目的确定通常要考虑以下因素：(1）塑件的尺寸要求和精度等级；(2）设计和制作模具的经济效益；(3）注塑成型的生产效益；(4）模具设计和制作难易程度度；依照笔筒塑件的加工批量的状况及尺寸精度的要求，为提升生产的效率、提高经济效益和降低设计制作成本，本次笔筒注塑模设计采用一模二腔。根据塑件三维造型图经Pro/E软件测量计算可得到：笔筒体积Ve=562.029725 mm3=0.562cm3取聚碳酸酯(PC)的密度为1.18kg/cm3，则笔筒质量：Me=0.5621.18=0.66kg2.2确定分型面的位置分型面形式和位置的选择对塑件尺寸、外观质量和精度、锁模力、型腔和型芯结构、浇口和模具制造工艺性及结构性等都有很大的影响。分型面的选择要点为：（1） 笔筒塑件方便脱模；（2） 笔筒塑件形状尺寸不受损坏；（3） 笔筒模具的型腔易加工制作；（4） 易于笔筒注塑成型；（5） 浇口便于进料；（6） 有利于模具装配。如图2-1所示，为本次笔筒模具设计的分型面示意图。图2-1笔筒分型面示意图2.3型芯、型腔、工作部位的确定（1） 型腔是用于成型笔筒塑件的外部表面，考虑到外形应美观、避免损坏的要求，表面应该光滑、尽量避免接缝，本次笔筒注塑型腔设计采用局部镶拼式。 （特点：节省优质型腔材料，易损部分便于维修和更换，改善型腔工艺性，保证型腔制造精度）型腔内径尺寸计算 式中：DM-型腔内径尺寸；D-制品的最大尺寸；Q-塑料的平均收缩率；-制品的公差；-制造公差，一般取1/6；按矩形计算，最大长度、宽度的尺寸分别为=82.5mm =5.7mm根据塑件的要求取：=0.15mm =0.10mm，则=（82.582.50.005-0.15）+0.15=82.8+0.15mm=(5.7+5.70.005-0.10)+0=5.65+0mm型腔深度 由零件图上可知，=5.7mm，可得， =0.15mm，因此=（5.7+5.700.005-2/30.15）+0.15=5.57+0.15mm（2） 型芯是用于成型笔筒塑件的内部表面。本次笔筒注塑型芯设计采用镶拼式。（特点：改善型芯工艺性，便于维修和更换） 型芯径向尺寸计算按矩形计算，长度、宽度的最小尺寸分别为d1=82mm d2=4.9mm由上可知， =0.15mm =0.10mm，则 =（82820.005-3/40.15）-0.15=82.29-0.15mm =（4.9+4.90.005-3/40.10）-0=4.85-0mm型芯高度=（+Q+2/3）（mm） 式中：hM-型芯高度最大尺寸（mm)H1-制品高度最小尺寸（mm)由零件图可知，H1取4.90mm,取0.15mm =（4.904.900.005+2/30.15）=4.61mm（3） 成形零件的尺寸和精度决定塑件的尺寸和精度，因而成形尺寸的计算和精度要求十分重要。D=D0（1+S）D-成形尺寸；D0-塑件尺寸；S-成形收缩率在本次毕业设计中，将笔筒图样上的尺寸（角度尺寸除外）按D=D0（1+S）进行换算得到模具型腔、型芯的成型尺寸，该尺寸公差取0.02。（计算的结果保留到小数点后两位即可）。D1=82.5（1+0.05）=86.630.02；d1=82（1+0.05）=86.10.02;D2=5.4 （1+0.05）= 5.670.02；d2=4.9（1+0.05）=5.1450.02;C1=0.5 （1+0.05）= 0.530.02；C2=1.5 （1+0.05）= 1.580.02；L= 17 （1+0.05）=17.850.02；2.4型腔位置的排布型腔布置时应注意的问题尽可能采取对称平衡的型腔排布布置；如果采用非平衡式的方式布置时，应该注意浇口和流道的平衡性；型腔的圆形排布需要使用的模版尺寸很大，虽然其对浇注系统的平衡十分有利，但是生产制造十分不便；浇口开设部位和型腔布置所受应力应该保持对称，以避免模具因承受过大偏载力而产生溢流的状况；尽可能使型腔排布布置紧凑，使模具外形尺寸不至于过大，减轻模具重量；分流道和浇口的衔接处应之处应该光滑。本次毕业设计中，笔筒塑件模具采取一模两腔的构造方式，为了使浇注系统设计时主流道到各个型腔分流道的距离相同，型腔采用对称平衡式的排布布置。图2-2 型腔位置排布情况笔筒塑件在分型面的投影面积A为S=82.55.4=445.5mm2;S总=2S=891mm2。2.5初步设计主流道及分流道的形状与尺寸（1） 主流道 主流道是连接注射机喷嘴和注塑模的桥梁，也是将熔融塑料送进模腔中。主流道的大小对物料进入型腔的流动速度和物料充满模具型腔时间有很大卸和热处理）；采用垂直式主流道设计。如下表，为主流道参数表2-1。主流道参数表2-1锥角a=3粗糙度Ra=0.63H3mmD8mmd3mmR=R喷嘴+（12）mm(2)分流道 分流道尽可能设计建立在其分型面上，有分流和导向的作用。分流道设计原则：熔体应以最小的热量、最短的路径和压力损失，快速注射进入型腔。在分流道的设计上一要使粗糙度降低到最低，二容积要小，要三要短小，四要少折弯。避免过于冷却。熔体从浇口进入型腔的压力和温度应该保持一致，来保证塑件制品的收缩率一致。分流道若有转折处，尽量设计成圆弧形状，与浇口的衔接处应尽可能加工成斜面状，以保证熔体的流动性能良好。在保证足够的注射压力时，分流道的截面面积和长度大小应尽量取最小，减小模具外形的大小。便于加工，便于使用标准刀具，避免制造专用刀具。流道设计应该逐渐减小，保持其畅通，大小达10%20%。PC材料的流动性较好，但主流道尺寸较长，为减少流道内的压力损失，因此分流道截面设计成圆形截面，圆形的截面形状尽可能避免热量损失和压力损失。分流道直径d取4mm。(3)冷料穴 冷料穴一般设计于处于分流道末端，或主流道对面的动模板上，其主要作用是存放冷料，避免冷料进入型腔后造成冷接缝的现象。同时，模具开模时，又能将残余凝料从定模板中拖出，冷料穴的尺寸应该比主流道大端的直径略大，长度大小和主流道大端直径不尽相同。图2-3笔筒主流道示意图2.6确定浇口形状及位置本次笔筒注塑模具设计采用侧浇口。侧浇口是从塑件外侧的边缘进料，开设在主分型面上。浇口截面多用梯形或矩形。浇口能比较准确地控制尺寸，侧浇口设计制造便捷；去除浇口形式简单，塑件上残留痕迹小。浇口的位置选择比较灵活，侧浇口是注塑模具制造应用较为广泛的一种形式。图2-4 侧浇口的截面形状图参数选择：d1取4mm;l取4mm；b取2mm。第3章 模具结构设计3.1初选注塑机注塑成型机简称注射机或注塑机，它是通过模具成型设施将各种塑料熔融成型成所需的制品。其组成结构包括锁（合）模装置、注射装置、电气控制系统和液压传动系统。本次笔筒注塑模具设计可根据注射量、注射压力、锁模力等信息选择注塑机的型号。根据塑件三维造型图经Pro/E软件测量计算可得到：笔筒体积Ve=562.029725 mm3=0.562cm3；聚碳酸酯(PC)的密度为1.18kg/cm；笔筒质量：Me=0.5621.18=0.66kg；笔筒塑件在分型面的投影面积A为S=82.55.4=445.5mm2;S总=2S=891mm2。3.1.1注射量前期通过软件制作笔筒塑件，得到笔筒体积：V笔=562.029725 mm3=0.562cm3.M笔=0.5621.18=0.66kg注射量应满足V机V射/0.8式中：V机-额外注射量则有：V机MIN=0.562/0.8=0.7025cm33.1.2注射压力根据聚碳酸酯（PC）的成型工艺分析，聚碳酸酯在成型时的注射压力为P=80130MPa。3.1.3锁模力PC材质的流动比（平均）为90：1；其型腔的压力达到50MPa;锁模力F胀型力/0.8胀型力=塑件投影面积A型腔压强P笔筒塑件在分型面的投影面积A为S=82.55.4=445.5mm2;S总=2S=891mm2因此锁模力FMIN=50891/0.8=55687.5N=56KN3.2选择注塑机床的型号根据上述计算分析，通过查询有关资料选择注塑机床型号。根据注射量可以选定注射机型号为XS-ZY-125，其主要技术参数如表3-1。表3-1注射机主要参数注射容积注射压力注射时间注射方式螺杆转速1041501.8s螺杆式10140锁模力拉杆间距模版最大行程最大模具厚度最小模具厚度9105KN260360mm300mm300mm200mm喷嘴孔直径合模方式喷嘴球直径4mm液压-机械12mm表3-2机床相关信息参数名称参数机床型号270-c-400-91类型Allrounder-270-C1夹持力433板长度450板宽度450尺寸400/100CENTERCUT80模架尺寸的最高要求450模架尺寸的最低要求250注射压力450机床导柱数量6机床导柱阵列长度200机床导柱阵列宽度300机床导柱直径40顶出杆数量8顶出杆阵列长度100顶出杆阵列宽度100顶出杆直径103.3主流道衬套形式表3-3 主流道衬套参数符号名称尺寸d主流道小端直径3.0mmSR主流道球面半径10.5mmh球面配合高度3.0mm主流道锥角3L主流道长度50.0mmD主流道大端直径8.0mmKK头高度10.0mm如图3-1为主流道衬套示意图。图3-1 主流道衬套示意图3.4型腔尺寸的确定本次设计型芯和型腔均采用镶拼式方法，然而型芯所受到的载荷力最终是传递到动、定模上，从节省塑料材料和模架的尺寸大小的方面考虑，型腔的值取的越小越好。为了给冷却系统留有足够的空间，设计取模仁40x110x15mm,40x110x15mm。3.5动定模尺寸的确定由于模架已经初步确立，所以选择动定模的时候只需要考虑到两个因素即可：（1) 动定模模板的厚度：动定模模板厚度出了要承受一定的载荷力之外，还要留出一定的空间，用来安置冷却装置的位置。动模尺寸如图3-2。图3-2动模板尺寸图定模尺寸如图3-3。图3-3定模板尺寸图（2）垫块的高度：在分模时塑件通常是黏结在模具的型芯之上，需要运用推出机构将其推出一定的间隔直至脱离型芯，该笔筒塑件高为30mm黏结在型芯上的尺寸高度为0mm，所以推出距离要大于30mm。另外垫块要承受模具绝大部分的载荷力，因此要必须保证其稳定可靠性。如图3-4为垫板的尺寸。图3-4 垫板的尺寸图3.6导向机构的设计（1）导向零件应均匀地分布在模具四周部位，导向零件的中心到模具四周应该有一定的距离，来保证模具的可靠稳定性，避免模具受力不均而导致模具变形。（2）该笔筒注塑模具采取4根导柱，其排布位置根据标准模架决定，使其稳定可靠。（3）在模架的结构中，导柱和导套的安装应该选择在支撑板和定模板上。如图3-5，3-6所示，为导柱、导套示意图。图3-5 导柱图3-6 导套3.7推出机构的设计3.7.1推出机构注塑成型的每一次循环中，将塑料及浇注系统凝料集中推出的机构被成为推出机构。3.7.2推出机构的设计要点在进行模具设计时，应该尽可能使笔筒塑件设计在推出机构的同一侧；为防止推出时塑件产品产生变形或损坏，使其塑件受到推出机构的作用力保持均衡；推出机构的位置应该选择在不影响制品外观的部位；因为推出机构与塑件直接接触，所以设计推出机构时应该选择适合的配合间隙，防止塑料材料的溢流现象；推出机构的设置应该平稳可靠；动模和定模在合模时，应该使推出机构复原到正确的位置。通过多方面考虑，在我的设计中选择推杆进行推出制品。而推杆的位置也要根据塑件和品质质量要求及型腔进行合理的布置。该次的顶杆布局如下图3-7所示。图3-7 顶杆排布示意图在模具的型腔设计时我选择一模两腔的结构，塑件推出时每个塑件由3根推杆均分布在端段和中间。我选的推杆的直径为，其与推杆孔之间采用H8/f8间隙配合，推杆与推杆固定板采用单边0.5的间隙，这样不仅可以降低加工的难度而且有保证顺利取出。 顶杆形式见图3-8。图3-8 顶杆结构图3.8侧向抽芯机构的设计3.8.1抽芯机构当产品侧外表面产生凹坑、凸起的构造状况时，产品注塑成型后，成型产品凹坑、凸起的零件会阻碍塑件制品从模具内取出，故此，在顶出塑件制品前必须将成型凹坑、凸坑的零件先行推出，这一动作称作抽芯，然而完成侧抽芯的抽出和复位动作的设备机构叫侧抽芯机构。3.8.2侧抽芯的组成注塑模具的侧抽芯机构主要由4部分组成，主要包括导向装置、锁紧装置、侧抽芯装置和定位装置。3.8.3影响侧抽芯力的因素影响侧抽芯胶力的因素如下：（1）塑性等特性，包括缩水率的大小、材质软硬、自润滑性的好坏等因素；（2）塑件的成型的截面面积和形状大小，面积越大，其脱模力越大，形状越复杂脱模力就越大（其中圆形截面面积为最小）；（3）塑件的壁厚，厚度越大收缩就越大，脱模力就越大；（4）型芯表面粗糙度；（5）塑件侧面抽芯型芯的数量，型芯越多，脱模力越大；（6）成型工艺的影响，压力低，冷却时间少，收缩水，脱模力小。3.8.4侧抽芯机构的设计准则抽芯机构的锁紧设备应该保证模具在合模时对抽芯机构进行锁紧，使其稳定；抽芯机构的定位设备应该保证模具在合模时，抽芯机构的定位平稳可靠，以避免模具合模时发生模具损坏等状况；具有抽芯机构的模具结构，其零件很多，开模复杂，在模具设计中应该保证其足够的强度和刚度；抽芯机构的运动零件应有足够的导滑长度，尽可能采取减少摩擦的措施；必要的情况下，应对开模距离和开模力进行校核验证，以确保足够的抽芯力和抽芯距离完成同以塑性成形的方式有很多种，因此在满足塑件产品外观形状和产品质量要求的前提下，抽芯力采取相对简单的方式；应尽量防止抽芯机构在合模过程中与推杆产生干涉。3.8.5侧抽芯力的确定侧抽芯脱模力的确定公式：F=pA(ucosa-sina)/1+usinacsoa+9.8BF-侧抽芯力；P-正压力，通常取812MPa；A-型芯的侧面积（m2）；B-型芯垂直抽芯方向的投影面积；a-脱模斜度；u-摩擦系数，通常取0.150.2.本次毕业设计中u取0.2；p取10MPa；根据笔筒参数计算求得侧抽芯力F=42.3KN，因为本设计采用一模两腔，故F总=2F=84.6KN。3.8.6侧抽芯距的确定型芯从模具成型的位置抽出到对塑件脱模不产生妨碍桎梏想象的位置所移动的距离称作侧抽芯距。根据笔筒的形状结构和尺寸分析，侧抽芯距公式确定为：S=h+k；K-安全系数；本设计k取5mm根据笔筒参数计算求得侧抽芯距S=86.5mm如图3-9所示，为侧抽芯机构示意图。图3-9 侧抽芯机构3.9温度调节系统的设计3.9.1温度调节系统塑料成形制品的材料不同，对成形时的模具温度要求也不同。大多数常用热塑性塑料注射成形时，要求模具温度达40到60之间；有些塑料模具温度则较高，要求达到110150；一些特俗塑料要求更高，要达到230260。不同塑料的成形特点导致其最佳成形温度不同，有些模具要求降温，有些模具则要求升温，这就需要对模具的温度进行有效的调节和控制。3.9.2温度调节对塑件质量的影响（1） 提高塑料熔融状态下的流动性，提高笔筒塑件成型速度和精度；（2） 稳定产品尺寸；（3） 改善外观质量；（4） 提高塑件力学性能；（5） 提高产品生产率。3.9.3温度调节系统的要求（1）根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；（2）希望模温均一，冷却均匀，以提高产品生产率和塑件产品质量；（3）采用较低温度系统，快速，大流量通水冷却方式，效果一般比较好；（4）温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，经济成本低；从笔筒注塑成型温度和PC材料使用温度要求看，需要对笔筒注塑模具安装冷却系统，以提高生产率。3.9.4冷却系统设计（1）实现冷却需要考虑的因素：冷却通道；冷却介质流量；冷却介质温度。（2）确定冷却的形状和大小冷却形状：选择直流式冷却回路大小：L=（1.73）d;L-两水孔制件的中心距离；d-水道孔径；考虑到工艺性，水道孔径d取8mm。如图3-10所示，为设计的冷却水道的形状和位置。图3-10冷却水道的形状和位置（3）确定冷却水道与型腔制件的距离冷却水道与型腔之间的距离不应该太过于靠近，也不不应该太过于疏远。太近容易使冷却效果太强，型腔壁温过低，会影响制品的流动性能，表面可能产生温度分布不均想象，降低制品成形质量；太远可能达不到预期的冷却效果。冷却水道与型腔制件的距离为孔径的两倍较为合适，最大不超过3倍。喷嘴如图3-11所示。图3-11 喷嘴第四章 注塑模具的校核4.1注射量的校核模具每次需要的实际注射量应该小于或者等于注塑机公称注射量的80%。n V笔+V浇=20.562+0.425=1.5490.81044.2 注射压力的校核PC材料的注射压力如表4-1所示表4-1 PC的注射压力塑料注射条件厚壁件中等壁厚