笔盒注塑模具设计Word文档下载推荐.docx
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这个问题我想我的工厂实习可以让我想过来。
在工厂中，模具的加工都是非常常见的加工方法。
加工方法传统，不需要什么特别的设备，就可以进行模具加工，模具的诞生，非常大的提高的生活用品的丰富，让我们有更多的选择，同时，因为模具的大范围的普及，所以模具生产需哦需要耗费的社会资源大大降低，生产技术的完善，模具的生产速度大大提高，没有模具，那么我们生活中很多东西都不会想现在这样普及到千家万户。
在日常生活中，注塑模具的注塑模具的产品随处可见，品种、外形、结构、功能各不相同。
第2章塑件的设计
2.1塑件材料的选择
2.1.1材料的概述及选择
本次笔盒模具说明书要求是选用硬质ABS塑料，模具成型零部件工作尺寸的制造精度为IT8级。
2.1.2ABS塑料的性能
ABS材料是一种运用非常多的材料，材料的各方面属性，和笔盒的使用范围非常配合。
笔盒我们都是放在背包里面，或者放在教室上课的课桌上，或者是在图书馆的桌子上。
笔盒使用的人群有小学，初中，高中，大学，包括某些上班人群，都会用到笔盒。
考虑到小孩是在使用的时候，喜欢用嘴咬，所以我们在选用材料的时候，必须考虑材料是否有毒副作用。
在这里ABS材料是无毒的，在这一点，非常有优势。
在平常使用的时候，笔盒容易掉地上，考虑到桌子一般高度一米二左右，所以我们所选材料一定要抗摔，在一米二左右的高度，里面东西装满的情况下，笔盒不能摔破了，而且尽量要保证笔盒里面的东西不摔出来。
我们设计的时候要把笔盒使用的环境都考虑在内。
而我们这次的产品笔盒一般都是在室内使用，能够避免阳光照射。
阳光中所包含的紫外线，对塑料的是有一定影响的。
ABS技术指标：
密度1.02-1.16g.cm-3
比体积0.86-0.98cm.g-1
吸水性0.2-0.4%
收缩率0.4-0.7%
熔点130-160°
c
热变形温度90-108°
抗拉屈服强度830-1030Pa
拉伸弹性模强5000Pa
弯曲强度180Pa
硬度9.7HBS
ABS注射成形工艺参数：
注射机类型：
螺杆式
螺杆转速：
30-60r/min
料筒温度：
后段150-157°
c
中段165-180°
前段180-200°
喷嘴温度：
170-180°
预热温度：
80-85°
模具温度：
50-80°
注射压力：
70-100Pa
注射时间：
20-90s
高压时间：
0-5s
冷却时间：
20-120s
2.2塑件的结构分析
2.2.1塑件的二维图
长：
156mm宽：
16mm上盖：
1.2mm下盖5.8mm
图2-1笔盒的平面二维图
2.2.2塑件的三维图
图2.2笔盒内表面三维视图
图2-3笔盒外表面的三维效果图
2.2.3塑件的结构分析
笔盒的是用来装铅笔、圆珠笔、钢笔等等......各种文具中的墨水对ABS没有腐蚀作用。
使用的场合对笔盒的外形尺寸和外边的光滑的要求不是特别高。
ABS材料的由熔融状态冷却下来会有热胀冷缩效应，会有一点收缩，但是我们选用的该材料熔融到冷却变化不大，这也是材料的特性，在融化的时候流动性好，用ABS注塑成型的塑件精度较好，可以满足笔盒的精度要求，所以我们采用7级低精度。
由于笔盒是一模两件，我们为了保证产品和我们预期的一样，对称分布，分型面为圆柱状的截面，上下盖，开模时滑块由斜紧固，倒扣由斜顶针侧抽芯机构实现功能和顺利脱模。
第3章模具结构的拟定及运动部件设计
3.1确定塑件的排位
该模具为笔盒的成形模具，设计思路是一摸两腔，分别为笔盒上盖和笔盒下盖。
其中有6个部位需要用斜顶侧抽芯成形，利用斜顶针控制成型部位成型，以及顺利脱模，型腔平行对称排布，熔融的塑料进去型腔的每个角落的时候很容易，型腔位置如图3-1所示。
图3-1模仁型腔分布图
3.2浇注系统及脱模形式的初步拟定
（1）浇口的位置设置应该把制品在横方向和纵方向不同的收缩计算在内。
，从而保证各型腔中制品的收缩率相同。
考虑到制件的外形好使用的时候的要求特点，该模具可以采用侧浇口的形式，如图3-2浇口位置设在笔盒正面两侧。
本套模具的浇口位置设计在分型面上，从型腔的一侧开始进行填充，。
在设计的时候侧浇口的尺寸一般都很小，不会再产品的外形留下特别大的缺口，避免的产品的外观很不好看情况出现。
我们选用的该浇口，简易，加工方便。
在工厂制造的时候非常方便，制作的尺寸可以达到设计要求，还可以快速改变，综合起来非常适合我们本次笔盒模具。
图3-2浇口位置三维渲染图
本模具采用顶针脱模，分别是有六个是斜顶针侧抽芯脱模和九个是常规的圆顶针。
具体的排布如图3-3：
图3-3顶针排位图
3.3注射机的选用
接到一个设计注塑模具的任务时，第一步是选好符合模具生产要求的注射机，第二步确定好注射机后，确定技术参数后，再由所算。
3.3.1注射量的计算
每次合模充填、保压冷却，然后分开前后模，顶出我们的预期的笔盒，再让前后模合下，进行下一次生产的准备，那么每次的注射量就是由浇口套经过浇注系统注射入型腔的体积，主要是由塑件和浇注道中残留的塑料的体积构成。
本次设计的制件为扁长的矩形结构的笔盒，内部是空的，还有枕位，扣位，内腔等，因为内表面计算起来非常复杂，而且相对麻烦，我采用的是用UG软件按照笔盒的尺寸和外形结构画出产品的模型。
借助UG设计软件快速准确地得出的型腔的体积。
然后利用UG的实体体积测量功能，进行测量，这样就非常方便的得到了制件的体积：
图3-4UG软件测量塑件体积图
笔盒产品的体积：
V=11.3cm3
ABS材料密度：
ρ=1.02g/cm3
可知产品质量为：
M=11.4g
笔盒任务书中要求是一套模具直接产出笔盒上盖和下盖，所以对应模具上也应该有两个型腔。
我们选用的模具的浇口样式为模具两侧的对称侧浇口。
模具成形时所需的注射塑料的体积，相当于塑件的体积和浇注系统中残留的原料体积的相加的总体积。
然后在运用UG将浇注道模拟成实体，再运用一次UG测量浇注道的模拟实体体积，体积为图3-5.
图3-5UG测浇注道模拟体积
浇注道的模拟体积为：
8.7cm3
为了确保成形塑件的质量，我们需要注射量为20cm3，那么相对应的我们需要的注射量，对应注射的注射量的百分之二十到百分之八十的范围，由此我们可以得出，我们这套模具，需要注射机的公称注射量，应在25cm3-100cm3的范围内。
3.3.2所需锁模力的计算
模具在和注射机搭配起来，进行笔盒的生产过程中，需要将塑料注射入型腔，当型腔充满了时候，注射机没有立即停止，所以腔内熔融的ABS会挤压模具，压力都将集中在前模仁和后模仁接触的位置，也就是分型面的位置，将前后膜涨开，这个力就叫做涨模力。
如果模具贴合的压力不够大，模具将会分开，导致产品不能正常的成型。
为了使成品更好的成型，达到要求的密度，减弱ABS材料的缺陷，是产品中没有气泡、熔接痕，那么就必须要求注射机必须要有更大的锁模力，而且注射机的锁模力必须大于涨模力，参考我们设计产品的精度要求，注射机的锁模力的百分之八十涨模力。
模具的涨模力的大小可以由制件对模具的平均压力的积计算得出。
表示为公式3-1：
F涨模力=S投影*P（3-1）
产品在分型面的投影面积为：
S投影=156*20=3120mm2
查阅文献《中国模具设计大典》[5]可知:
ABS材料对模具的平均压力约为：
35Mpa[5]；
则的涨型力的大小为：
F涨模力=3120mm2×
35Mpa≈109200N=109.2KN，
则注射机的锁模力应大于：
F锁模力=109.2/0.8=136.5KN
3.3.3注塑机型号的初步确定
查阅文献《注射模具设计与制造》[6]，根据以上的初步计算选定型号为SZ-30/250的螺杆卧式注射机，顶出方式为中心顶出。
其技术参数见下表3-1：
表3-1SZ-30/250的卧式注射机的主要技术参数
注塑机各项目
单位
参数
螺杆直径
螺杆转速
理论容量
塑化能力
注射速率
额定注射压力
锁模力
拉杆内间距
最大模具厚度
最小模具厚度
开模行程
定位孔直径
喷嘴球半径SR
外形尺寸
重量（约）
mm
r/min
cm3
g/s
MPa
KN
mm×
T
30
30～50
3550
4.05.5
180132
250
540*400
340
180
500
φ63.5H7
SR20
240×
745×
1350
1.1
3.4模架的选用
在设计注塑模具的时候，只有和成型有直接外形的影响因素的型芯和型腔必须特别设计，还有一些辅助成型的部件，都是需要具体设计的。
而模具的其他零部件都可以有通用件和标准件可供选用。
标准化的意义在减轻设计人员的工作量，摆脱大量重复的设计行为，使工作重心可以转移到关键部位的设计，模具标准件和标准模架有专业的大批量生产，可以降低消耗的社会资源和金钱方面的支出，是模具生产的又好又快。
模具厂主要是负责型腔部位、辅助成型部位的加和模具的组装。
因为模具整体目的就是实现型腔的造型功能，生产出符合要求形状的产品外观和产品结构。
因此使用的模架尺寸必须要和型腔和型芯相匹配。
3.4.1凹模壁厚的计算
模具在发挥工作时，原料由注射机加热，达到可塑形态，注入型腔。
由于型腔被塑料填满了，但是注射机没有立即停止注射，因此凹模必须具有合适的壁厚和满足凹模对和的要求。
由于本套笔盒模具的母模是长方形的，不是正方形的形状，母模和后模板是分开的，由刚度的观点来计算凹模最小壁厚的公式如3-2：
（3—2）
在公式中：
P——型腔内熔体的压力（MPa），
一般取p为25~45MPa；
L1——凹模侧壁长边尺寸，mm；
a——型腔收到熔体压力的高度，mm；
E——弹性模量，钢材的E取为
图3-6矩形组合式型腔
A——凹模高度，mm；
δ——允许的变形量，mm。
在注射压力的作用下，为了不让有多余的原料出现在不该出现的地方，可以根据不同塑料的最大溢料间隙来决定。
查阅文献《塑料模具设计与制造》有表3-2：
表3-2塑料允许变形量范围表
塑料名称
允许变形量δ（mm）
尼龙、聚乙烯、聚丙烯
0.025-0.04
聚碳酸酯、硬聚氯乙烯
0.06-0.08
聚苯乙烯、ABS
0.04-0.06
P=35KPa
L1=250mm
a=5.8mm
A=35mm
由以上数值代入公式计算可得：
H≈20
设计技术的结果得这个的厚度必须大于20mm。
3.4.2凹模底板厚度的计算
由底板厚度的刚度公式计算出底板厚度为[4]：
（3—3）
将各参数的具体数值代入公式中可以算得h=22mm。
由底板厚度的强度公式可计算出底板厚度为：
（3—4）
将各参数的具体数值值代入公式可以算得H=8；
设计要求模架底板的厚度不能小于22mm。
3.4.3标准模架的选择
其三维的模具示意图如下。
为了让模具在使用的时不出现问题，减少故障的发生，后期模具的相关维修换原料。
同时也为了满足六个定准顺利帮助脱模。
所以选择模架为:
LKM3035-A70-B70-C100
根据上述要求选得的模架的各项参数如下：
龙记标准模架
前模：
30mm
后模：
35mm
上模固定板：
70mm
下模固定板：
方铁：
100mm
图3—7模架三维图
图3—8模架剖面图
3.5模具参数的校核
设计好模架相关尺寸后，为了让模具和注塑机完全匹配，配合起来更顺畅，在使用过程中的时候不出现低级问题，减少故障发生，提高单位时间生产量，接下来我们将对模具的特征和注塑机技术指标进行校核。
3.5.1最大注射量校核
注射量指的是，注塑机在工作的时后一个循环过程周期中，也就是合模一次，注射机由浇口套，经过浇道，注射到型腔，那么浇注系统和型腔的总体积，就是一个生产周期的注塑量。
查阅文献《塑料模具设计》，得出模具需求的注射机一次的注射量，是和注塑机的一次可以注射最多的塑料的体积是有密切关系的。
所以我们将对这个来进行校核，看我们的注射机是否和模具相互匹配。
那么就可以通过注入浇注系统和塑胶件（也就是型腔）的体积来校核注射机的最大注射量。
分析如下：
前文我们已经通过UG软件进行实体分析，可以得出型腔的体积为：
11.3cm3。
浇注系统由于是空心的，所以我们采用的是先将浇注系统中的空腔实体化测出来的体积为：
8.7cm3。
接下来进行注射机的最大注射量的校核，运用公式3-4过程如下：
0.8M注＞M塑件+M浇注系统（3-4）
式中M注——注射机的额定注射量
M塑件——塑胶件的总体积
M浇注系统——浇注系统总残留
由该注塑机的参数可知M注=50cm3;
M塑件为11.3cm3，M浇注系统=8.7cm3;
因此有：
0.8*50cm3>
11.3+8.7cm3;
由此，可以得出所选的注射机符合要求，校核通过。
3.5.2锁模力的校核
在进行型腔充填的过程中，因为这个力和模具分型面程90°
，所以压力会让模具从分型面处分开。
为了消除涨型力对于模具的影响，使前后模仁不会分开。
查阅文献可知，涨型力的大小必须保证在锁模力的大小的百分之八十以内，才不会使涨型力影响模具形状，否则会因为锁模力不够，产生多余的原料跑出来导致塑件边产生异常或者直接把模具撑开了的的现象。
涨型力的计算公式为：
Fz=APc（3—5）
该公式中Fz——涨型力;
Pc—熔体对模具型腔的平均压力（N）;
对产品分析可得到：
A=5059.2mm2;
查阅文献《塑料注射成型》得:
Pc=35MPa;
将数据带入公式可计算出:
Fz=5059.2*35N=177072N。
查阅文献《注射模具设计与制造》可知，型号为SZ-30/250的注射机的锁模力是250KN；
因为0.8×
250KN=200KN＞177KN。
综上计算可知，型号为SZ-30/250注射机锁模力符合要求，完全可以抵消涨型力。
3.5.3注射压力的校核
注射机的工作原理就是将ABS原料加热到熔融状态，通过施加一定的压力，注入到模具内部。
注射时，压力是由螺杆产生的，熔融状态下的ABS原料经由机筒、喷嘴，然后就进入了浇注系统。
在型腔中剩下的残留的在型腔的压力，会对成型有一些影响。
校核注射压力的大小，可以减小误差，是熔融塑料充分的填满型腔，避免对塑胶件的精度的影响。
因为塑料的品种会对注射压力由影响。
所以我们着重分析本次所选择的材料ABS。
因为我们已知该材料的流动性很好，我们设计的笔盒外形比较合理，最小厚度在该材料的允许范围之内，查阅文献《塑料模具设计》，我们知道该材料，在注射过程中，需要的螺杆施加的力在100-140MPa这个范围之内，我们选择的注塑机的额定注射压力为132-180MPa[2]。
所以分析可以得到该型号的注射压力大于改材料所需的注射压力，校核通过。
3.5.4模具厚度的校核
查表3-1有注射机的技术参数得：
H最小装模厚度=180mm；
H最大装模厚度=340mm；
测量模具尺寸有H模具厚度=300mm；
3.5.5模具的长度和宽度校核
模具是安装好了之后，然后才能工作加工塑料产品，但是要把模具装到定模和动模上，则必须从相邻的两根拉杆中间通过，所以模具尺寸是必须小于两个之间的这个绝对距离的。
下面我们就来进行模具长的尺寸和宽的尺寸的校核。
有该型号注塑机的技术参数有：
拉杆间距为540mm*400mm
模具面板和地板的面积一样为350mm*350mm
所以我们设计的模具外形长的尺寸和宽的尺寸是完全可以在注射机上面使用的，放入注塑机，从而固定在注塑机的动模板和定模扳上面的，通过校核。
3.5.6开模行程的校核
ABS原料熔融状态填充在型腔当中，经过冷却成型之后，模具开模后，产品不会自动的从型腔中出来，需要我们顶出机构把产品从型腔中推出来，当然产品推出来需要一个距离，这个距离就是保证模具的顺利的打开，从而使产品可以拿出来。
这个行程需要和注塑机的开模行程相互匹配，所以我们需要对注射机的开模行程进行校核。
查阅文献《塑料注射成型》可知。
一般当注塑机的开模行程大于开模的时候塑件被推出距离5cm-10cm[8]。
所以可以用公式3-6校核：
S≧H1+H2+10mm（3-6）
查询表注射机的技术参数，注塑机的极端的分开上下模板取出笔盒塑件行程为S=500mm；
模具总厚度为：
H1=300mm，成型件的厚度为：
H2=5.8mm；
由此，我们可以得出我们选用的注塑机符合我们的设计要求，校核通过。
由上面的计算、校核、数据比对，符合生产要求。
因此可以得出所选的注射机可以顺利的配合模具工作。
3.6抽拔结构的设计
3.6.1抽拔结构的作用
3.6.2抽拔结构类型的选择和各零部件的设计
分析模具的结构，有六个地方需要设计特殊的抽拔机构，如图3-9
图3-9需要特殊设计的位置
图3-6中，按顺序1、2、3、4小图分别是笔盒上下盖的连接处，需要满足笔盒翻转的要求，分析产品我们定在笔盒上盖旋转90°
的范围内。
这四处地方有一个内腔侧孔，需要成型的位置直接分型无法达到产品外形、结构的要求，那么我们就需要设计一种抽拔机构沿产品的横向来抽出来，从而达到生成侧孔的目的。
按顺序5、6小图是笔盒盖扣位，我们需要让产品的内腔生产我们产品上的形状能达到功能要求。
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