最新多功能文具盒上盖注塑模设计设计008.docx
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最新多功能文具盒上盖注塑模设计设计008
多功能文具盒上盖注塑模设计设计0082073
陕西科技大学
毕业设计（论文）任务书
机电学院材料成型及控制工程专业02级学生：
刘珍
毕业设计题目多功能文具盒上盖注塑模设计
毕业设计（论文）从2003年5月12日起到2004年6月15日
课题的意义及培养目标：
通过毕业设计，培养学生独立思考、翻阅资料、分析解决问题的能力，树立理论联系实际的指导思想。
通过对冲压模和注塑模的结构设计与型腔加工原理分析和电子文档的制作过程，进一步加深对所学模具专业知识的理解和应用，同时掌握用计算机软件绘图的方法。
塑料模具的设计是对四年来所学知识进行的综合性训练。
通过设计过程，培养对工作认真负责的态度、对事物严谨的思考、严密的逻辑思维的工作作风和提高空间思维的能力。
更熟练的掌握合理设计模具的方法。
设计（论文）所需收集的原始数据与资料：
所需资料：
《中国模具设计大典》《模具制造工艺》
《塑料成型模具》《塑料模具设计图册》
《机械设计课程设计手册》
《模具设计与制造简明手册》
课题的主要任务（需附有技术指标分析）：
1．根据塑件绘制零件图。
2.确定模具设计方案，绘制装配结构草图。
3.注塑模零件结构设计，成型零部件的尺寸计算。
4.确定模具零部件的加工方法。
5.用计算机绘制装配图、零件图，编写说明书。
设计进度安排及完成的相关任务（以教学周为单位）：
周次
设计（论文）任务及要求
第1周
确定设计方案，绘制结构草图
第2周
选择注塑机、标准模架
第3周
成型零部件的尺寸计算
第4周
用计算机软件绘制装配图、零件图
第5周
整理说明书
学生签名：
日期：
指导教师：
日期：
教研室签字：
日期：
多功能文具盒上盖塑模设计
【摘要】
分析了多功能文具盒上盖的结构和工艺特点，介绍了注塑模的结构与工作过程，设计了内侧抽芯多功能文具盒上盖注塑模，包括结构设计、参数计算和主要部件设计。
【关键词】
注塑模、多功能文具盒上盖、内侧抽芯、。
【Abstract】
Thestructureandtechnologicalprocesscharacteristicsofthecoveronthemulti-functionwritingcase,thestructureandworkingprocessoftheinjectionmouldwereintroduced,theinsidepulloutthecoremouldforthecoveronthemulti-functionwritingcasewasdesigned,includingdesignofthestructure、parametercalculationanddesigningmethodsofmainparks。
【Keyword】
injectionmould、thecoveronthemulti-functionwritingcase、theinsidepulloutthecore。
引言
近年来，随着塑料工业的飞速发展，塑料成型模具增长十分迅速。
高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大，塑料模具的地位也越来越重要，因此，对模具设计人员的要求也越来越高。
已有传统的平面设计转向三维设计和计算机辅助，设计周期也越来越短。
模具设计人员一般是在接到一部分图纸、一个样品或现在还很少使用的产品的模型后，便开始进行新模具的设计。
需要增加的信息包括模具使用的注塑机、要求的型腔个数；如果图纸没有标出还要知道该制品所要使用塑料的类型。
在进行模具设计前还要了解塑料特性、将生产多少制品、预期周期、制品用在何处、怎样使用、制品是否要同其他零件进行配合、收缩率、脱模角、需要何种类型流道系统、浇口位置、流动和熔合线、顶出痕、表面精整要求，型腔位置、模具所需备件、注塑机性能指标、在注塑机中的安装问题、模具设计计划时间等。
另一个问题是很多模具要进行估价，考虑模具成本。
模具成本包括：
模具设计工程率，总的成本为各项之和。
任何一家企业都要用它的产品来赢利的，所以模具的成本必须是有竞争力的。
模具是国民经济发展的基础工业，模具工业的发展水平标志着一个国家的工业发展水平，它与现代工业和科学技术有着不可分离的联系，在汽车、航空、无线电、家电、仪表以及机械制造和日用品等工业有着极其广泛的应用。
据统计，用模具制造出来的零件，在机电产品中占60%～70%，在电视、录音机、计算机等电子产品中占80%以上，在自行车、手表、洗衣机、电冰箱等轻工业产品中占85%。
可见，研究和发展模具技术，对于改进国民经济的发展具有特别重要的意义。
现阶段，我国的模具技术和国外有一定的差距，主要表现在：
⑴、标准化程度降低，采用标准件不到25%；
⑵、模具品种少、效率低；
⑶、模具制造精度低、周期长，数控机床、电加工机床总和只在20%；
⑷、技术力量落后，管理水平差。
近年来，国内外对模具的需求在剧增，其中高强度、高效率、高精度、高寿命
模具所占的比例在上升，与此同时各种简易模具的应用日益广泛。
为此模具技术正朝着以下的几个方面发展：
⑴、发展高精度、高效率、高寿命的模具；
⑵、发展各种简易模具，如低熔点的合金模具，超塑料模具，镀基合金模具等；
⑶、实现模具的标准化，进行模具的专业化生产；
⑷、发展各种高效率精密、自动化的模具加工设备；
⑸、开发和应用模具CAD/CAM技术，提高模具设计质量和效率以及制造精度；
⑹、研究模具新材料，一方面研究高强度、高耐磨性、特殊性能的钢材；另一方面研究简易模具的材料。
模具设计是本专业的骨干课程、毕业实习之后的一个极为重要的环节。
在课题选择中，我尽量将所学的知识综合运用，所以我选择了两套复合模的设计。
带着课题去实习，使我的实习目的更为明确，同时使我对自己的设计课题有了进一步的了解，对自己所要设计的模具结构和制造工艺有所掌握，使我在设计时尽量减少模具成本（尽量采用标准件），尽量考虑到模具的实用性和先进性。
我的设计当中错误在所难免，恳请提出批评和指正，在此表示感谢！
任务书…………………………………………………………………………………Ⅰ摘要…………………………………………………………………………………Ⅲ
引言…………………………………………………………………………………Ⅲ
１、模具资料的确………………………………………………………………………１
1.1、分析制品形状及用途…………………………………………………………1
1.2、确定模具型腔数、初选标准模架……………………………………………1
1.3、了解成型树脂的性质选择塑件的材料………………………………………1
1.4、初步设计浇注系统的结构和尺寸…………………………………………4
1.5、选用注塑机…………………………………………………………………5
1.6、选用标准模架………………………………………………………………7
2、模具与注塑机有关参数的较核………………………………………………………9
2.1工艺参数的较核………………………………………………………………9
2.2开模行程的较核………………………………………………………………10
2.3模具在注射机上的安装较核………………………………………………10
3、注系统的设计………………………………………………………………………10
3.1主流道和冷料井的设计……………………………………………………10
3.2分流道的设计………………………………………………………………12
3.3浇口设计………………………………………………………………………13
4、成型零部件的设计…………………………………………………………………14
4.1成型零部件的结构设计………………………………………………………14
4.2排气方式的选择………………………………………………………………14
4.3型腔、型芯工作尺寸的确定…………………………………………………15
4.3.1凹模径向尺寸…………………………………………………………16
4.3.2凹模深度………………………………………………………………16
4.3.3型芯径向尺寸计算……………………………………………………16
4.3.4型芯高度计算…………………………………………………………17
5、合模导向及定位机构的设计………………………………………………………175.1导向结构的总体设计…………………………………………………………17
5.2导柱的设计……………………………………………………………………18
5.3导套和导向孔…………………………………………………………………18
6、塑件脱模机构设计…………………………………………………………………19
7、侧向分型与抽芯机构设计…………………………………………………………19
8、模温调节系统设计…………………………………………………………………21
9、模具材料的选择…………………………………………………………………24
致谢…………………………………………………………………………………27
参考文献………………………………………………………………………………28
1、模具资料的确认
1.1、分析制品形状及用途
⑴该塑件为多功能文具盒上盖，要求一般精度MT3级，成型后不需对制品进行加工
⑵为了满足制品表面的光亮度，采用潜伏式浇口
⑶为了方便加工和热处理，采用两个推杆平移内侧抽和一个弯销内侧抽
1.2、确定模具型腔数、初选标准模架
⑴根据制件的形状和结构及题目要求，确定为一模两腔
⑵确定注射模标准模架的组合形式
⑶根据制件的结构形状及型腔的数目初选模架
B×L=250×400
A=40B=50C=80
H=75+A+B+C
1.3、了解成型树脂的性质选择塑件的材料
多功能文具盒上盖为无色透明制件，可选材料为聚丙烯（PP）、有机玻璃（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、苯乙烯-丙烯腈（AS），各种材料的性质及用途如下：
⑴聚丙烯（PP）
①、概况
聚丙烯是20世纪50年代末投入工业化生产，由于原理料易的，价格便
用途广泛，它是物色透明和有一定光泽的刚性粒，它是线型高聚物。
②、聚丙烯的是使用性能
性能：
聚丙烯有卓越的介电性能，耐水性，化学稳定性，易于成型加工；比水轻，机械强度较高，软化点较高，表面硬度及耐热性好但耐磨性差，成型收缩率较大，低温成脆性，对氧敏感，易受紫外线影响而老化。
用途：
常用来制造继电器的小骨架、高频插座、电容器、微波元件、天线及外壳外框及外罩，盒箱得铰链等。
③、聚丙烯的成型特性
a、吸湿性好，可能发生溶体破裂，长期于金属溶体接触容易发生分解；
b、流动性好，易于成型，溢边值在0.03㎜左右；
c、冷却速度快，冷却系统与浇注系统应散热缓慢；
d、成型收缩率范围机收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形、收缩方向性强；
e、注意控制成型温度，料温低时方向性明显，尤其是低温高压时更明显；
模温在50º以下时塑件不光泽，易产生溶解不良和流痕；再90º度以上时易发生翘曲变形；
f、塑件应壁厚均匀，避免缺口和尖角，以防止应力集中。
⑵有机玻璃（PMMA）
①有机玻璃使用性能
性能：
透明性极好，力学强度及高，有一定的耐热、耐寒、耐候及耐腐蚀性。
绝缘性良好，综合性能好。
但质脆，易溶于有机溶剂，如作透光材料，其表面硬度稍低，易擦毛
用途：
适于制作绝缘零件及透明强度一般的零件
②有机玻璃成型特性
a、吸湿性很低，成型收缩率小，尺寸稳定性高，而且刚性及耐冲性能好；
b、抗划痕性低，表面硬度不高；
c、有机玻璃的热稳定性差，熔融黏度大，一般常用于热成型、浇铸、注
塑等。
⑶聚苯乙烯（PS）
①聚苯乙烯使用性能
性能:
电绝缘性优良，无色优良，透光率仅次于有机玻璃，着色性、耐水性、化学稳定性良好，机械强度一般，但性脆，易产生应力破裂，不耐苯、汽油等有机溶剂。
用途：
适于制作绝缘透名制件，装饰件及化学仪器、光学仪器等零件
②聚苯乙烯成型特性
a、无定型塑料，吸湿性小，不宜分解，性脆易裂，热膨胀系数大，易产生应力开裂；
b、流动性好，易于成型，溢边值在0.03㎜左右；
c、塑件壁厚均匀，不宜有嵌件，缺口、尖角，各面应圆滑连接；
d、可用螺杆和注塞式注射机加工，喷嘴可用直通式和自锁式；
e、易用高料温、高模温、低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔、变形，但料温高易出现银丝，料温低或脱模剂多则透明性差；
f、采用各种形式进料口，进料口与塑件应圆弧连接，防止取浇口时损坏塑件，脱模斜度应取2º以上，推出均匀以防止脱模不良发生开裂、变形，可用热浇道系统。
⑷苯乙烯-丙烯（AS）
①AS使用性能
性能:
冲击强度比聚苯乙烯高，耐热、耐油、耐腐蚀性好，弹性模量为现有热塑性塑料较高的一种，并有很好的耐某些使聚苯乙烯应力开裂的烃类
用途：
广泛用来制作耐油、耐热、耐化学腐蚀的零件及电讯仪表的结构零件
②AS成型特性
a、无定型塑料，吸湿性很大，热稳定性好，不宜分解；
b、流动性比AS好，不宜出飞边；
c、易发生裂纹，塑件应避免尖角、缺口。
顶出均匀。
脱模斜度应取大点。
⑸材料的选择
所成型制件为多功能文具盒上盖，从其使用特性、价值、成型特性上考虑，根据以上叙述选择耐油、耐热、耐化学腐蚀、流动性好的AS热塑性塑料。
由《中国模具设计大典》P43查AS塑料成型特性
注射机成型类型螺杆式
相对密度/（g/㎝³）1.04～1.08
喷嘴温度/℃170～180
模具温度/℃50～80
计算收缩率/%0.3～0.8
模具温度/℃50～80
注射机压力/Mpa60～100
适用注射机类型螺杆式、柱塞式
1.4、初步设计浇注系统的结构和尺寸
⑴确定分型面
分开模具取出塑件的面，通称为分型面。
注塑模可以有一个或多个分形面，分型面的位置有垂直与开模方向、平行与开模方向以及倾斜与开模方向几种，分形面的形装有平面和曲面等。
确定分型面时应考虑以下几点：
1塑件在型腔中放置位置的确定
塑件从模具中取出时，一般采用一个与注塑机开模运动方向垂直的分型面，放置时设法避免与开模方向垂直或倾斜的侧向分型和侧向抽芯；
2分型面形状的确定
分型面与注塑机的开模方向垂直，有利于借助开模力取出制件；
3分型面位置的选择
在开设制件断面轮廓最大处的地方才能使制件顺利的从型腔中脱出，还应考虑下面几种要素：
第一，因为分型面不可避免的会在塑件上留下溢料痕迹，或拼合不准确的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑或带圆弧的转角处；
第二，从制件的推出装置设置方面考虑，分型面要尽可能地使制件留在动模一边，便于推出机构的设计；
第三，从保证制件相关部位的同心度出发，同心度要求高的制件，取分型面时最好把要求同心的部分放在模具分型面的同一侧；
第四，有侧凹和侧孔的制件，取分型面时应首先考虑将抽芯或分型距离长的一边放在动、定模的开模方向上，而将短的一边作为侧向分型和抽芯。
根据以上叙述，分型面设置在塑件的最大截面处，见草图。
⑵主流道设计
设计成圆锥形，锥度为1º—2º（取1º）
估算浇注系统的体积：
V浇=πr²h
=3.14×6²×60×10-3
=1.696㎝3
⑶、浇口的位置
设在制件的外侧表面，如图所示：
1.5、选用注塑机
⑴注射量
塑件体积的计算可用形状分割法，规整法来计算
塑件的单件体积
VS=V1–V2=[L1B1h-（L1-2）×（B2-4）h1]
=100×70×14-98×66×12
=98000-77616
=20384㎜3
VS=20.384㎝3
V总=1.696+20.384×2
=42.464㎝3
满足注射量：
V机≥V总∕0.80=53.08㎝3
V总---塑件与浇注系统凝料体积
V机---额定注射量
⑵注射压力
P注≥P成型
查表8.3—10塑料成型注射压力《塑料模具设计大典P43》
P成型=60～100
⑶锁模力
P锁≥PF
式中P---塑料成形式型腔压力
（p=kp0由于型腔压力与损耗系数k的因素较复杂，因此在采用通用塑料生产中小型制件时，模腔内的塑料压力常取20～40Mpa，取p=30Mpa）
F——浇注系统和塑件分型面上的投影面积
F=2LB+1/4πD²
=2×100×70+1/4π×7²
=14000+38.465
=14038.465㎜²
PF=30×14038.465=421.15KN
⑷注塑机的类型
注塑既有多种分类方法，按外形结构特征分为立式、卧式、直角式注塑机。
①立式注射机
它的特点注射装置与合模装置的轴线冲合并与机器安装底面垂直，占地面积小、模具拆装方便、宜于安装嵌件、料斗中的物料，能均匀的进入机筒。
但制品被推出模具后需要人工取处，不易实现机械化和自动化操作。
此外机身不稳定、加料不方便、对厂房高度有一定要求等缺点。
立式注射机主要用于注射量小于60㎝³的多嵌件制品。
②卧式注射机
它是注射机中最普通和最主要的形式，卧式注射机注射装置和定模安装主要优点是机体较矮，容易操作加料，制品推出后能自动落下，便于实现自动化操作，大、中型注射机多采用这种形式。
缺点是设备占地面积大，模具安装不方便以及安放嵌件困难等。
③直角式注射机
其特点注射装置与合模装置的轴线垂直，使用和安装特点介于上述两类注射机之间，适用于中心部位不允许留有浇口痕迹的小型塑料制品。
根据以上所述结合塑件的结构特征，为了便于实现自动化生产，提
高产率，选用卧式注射机
⑸选标准注塑机
根据以上计算查《中国模具设计大典》表9.9--3，选注射机型号
SZ250×1500
结构形式卧式
理论注射量/㎝3255
注射压力/Mpa178
注射速率/（g/s）165
锁模力/KN1500
拉杆内间距/㎜460×400
移模行程/㎜430
最大模具厚度/㎜450
最小模具厚度/㎜220
锁模形式双曲轴
模具定位孔直径/㎜ø160
喷嘴球直径/㎜SR15
1.6、选用标准模架
⑴整体式矩形型腔侧壁厚度和底板厚度计算
①侧壁厚度计算
变形量为δmax（㎜）
c——由L/h而定的常数
L——侧壁内侧边长，㎜
H——侧壁内侧边高（型腔深度），㎜
按允δ计算侧壁厚度
整体式矩形型腔侧壁强度计算较为复杂，强度计算股刚度计算的分界尺寸为
L=300㎜,当型腔L〉300㎜时，按允许变形量即（δ=0.05㎜）计算壁厚当L<300㎜时，按允许变形量δ=L/6000计算
δ=L/6000=70÷6000=0.01
C=（3×704/144）/（3×704/144+96）
=（3×625）/（2×625+96）
=1875/1250+96
=1.39
=9.14㎜
②底板厚度计算
式中C1——常数，由底板内壁边长L/h而定，其值可查表3.5-4（塑料成型模具书）
L/h=100/70=1.4
由表查得：
C1=0.0226
允许变形量已知时，则按刚度条件计算底板厚度
=19.79㎜
⑵型芯支撑板厚度计算
按强度计算的壁厚：
=32.9㎜
根据以上计算及结构布局草图选择标准模架
标准模架的尺寸：
动、定模板的尺寸：
B×L=250㎜×355㎜
A=50B=50C=80
模具高度H=115+A+B+C
=115+50+50+80=295㎜
动模底板厚度：
25㎜
定模底板厚度：
25㎜
动模板的厚度：
50㎜
定模板的厚度：
50㎜
动模垫板厚度：
40㎜
模脚高度：
80㎜
推料板厚度：
32㎜
推板的厚度：
16㎜
推板固定板的厚度：
25㎜
L
Lt
LT
LM
Lm
355
299
315
233
339
2、模具与注塑机有关参数的较核
在模具设计前，应分别对注塑机的工艺参数和安装参数进行较核，以保证注射模能在指定的注射机上正常工作。
2.1工艺参数的较核
由于在初选注射机和选用标准模架时，是根据注射量、锁模力、注射压力、模具厚度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，以符合选用注射机的要求。
2.2开模行程的较核
开模行程较核与注射机合模装置的结构类型有关
选择的注射机SZ-250-1000合模装置的工作行程是曲轴机构的冲程，其最大开模行程由曲轴机构的冲程来决定，不受模具厚度的影响，所以注射机最大开模程与模具厚度无关。
此模具采用的是板式模具，是单分型面：
H≥H1+H2+5～10㎜
式中：
H——注射机动模板的开模行程
H1——制品推出距离
H2——包括流道凝料在内的制品高度
H=430
H1+H2+5～10㎜=14+70+10=94㎜
故满足此要求
2.3模具在注射机上的安装较核
模架的外形尺寸=315㎜×355㎜
注射机拉杆空间的距离=460㎜×460㎜
从标准模架的外形尺寸看小于注射机拉杆空间的距离，并采用压板固定模具，所以选用的注射机规格满足要求。
3、浇注系统的设计
3.1主流道和冷料井的设计
⑴主流道和浇口衬套的设计
在卧式注塑机中用模具，主流道垂直与分型面，为了便于流道凝料的拔出，设计成2º-4º锥角的圆锥形，内壁有Ra=0.4的粗度，在内壁研磨和抛光时方向平行于脱模，不形成垂直与脱模方向的划痕，否则会发生脱出困难造成成形中断。
主流道与喷嘴接触处做成半球形凹坑，主流道与喷嘴严密配合，避免塑料溢出，凹坑球半径R1与喷嘴球半径R2大1～2㎜
SR2=SR1+1～2㎜
=15+1=16㎜
主流道小端直径比喷嘴口孔径大0.5～1㎜，常取4～8㎜
d=5㎜
由于主流道与注塑机的高温喷嘴反复接触碰撞，设计成独立的主流道衬套，选用优质钢热处理。
有的设计将主流道衬套大圆盘设计成模具定位环，用来安装模具时作定位作用，并高出定模表面5～10㎜，但在肥皂盒注塑模设计中，定位环直径D与配合段外径D1相差甚大，所以将衬套与定位环分开设计。
选择b型浇口套形式，采用螺钉将定位圈和定模底板联接
（为了补偿注塑机喷嘴冲击力作用下主流道变形，将它的长度设计比
模板短0.02㎜）
如图所示：
⑵冷料井的类型结构
由于注塑机喷嘴与冷模具接触降温，致使喷嘴前端常存有一段低温料，为除尽这段冷料，在主流道对面设有冷料井。
使冷料不进入分流道和型腔，卧式注射机用模具的冷料井设在与主流道末端相对的动模上，冷料井的底部或四周常做成曲折的钩形或侧向凹槽，使冷料井在分模时能将主流道凝料从主流道中拉出留在动模上。
常见的冷料井结构有三类：
①冷料井底部带推料杆的冷料井
②带球头形拉料杆的冷料
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