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1、 景德镇陶瓷大学 专业课程设计题 目： 铅笔盒注塑模设计 学 号： 姓 名： 院 （系）： 专 业： 完成日期： 指导教师： - 前 言3第一章 塑料制件的工艺性分析31.1制件原料的工艺性31.2塑料制件的结构工艺性3第二章 初步选择注射机42.1制品ABS的注塑成型参数42.2计算制件的体积和质量42.3选择注射机52.4确定型腔数量52.5确定分型面62.6型腔的布局6第三章 浇注系统设计73.1主流道的设计73.2分流道的设计93.3浇口的设计93.4冷料穴的设计9第四章 冷却系统设计94.1冷却系统的设计准则104.2冷却系统参数的计算104.2.1冷却介质104.2.2冷却水体积流
2、量的计算104.2.3冷却管道直径104.2.4冷却回路所需的总表面积10第五章 铅笔盒模流分析模拟115.1网格分析125.1.1模型的导入125.2.1 网格划分125.2最佳浇口位置分析135.3成型窗口分析145.3.1区域分析155.3.2制件质量分析155.3.3注射压力分析155.3.4最低流动前沿温度分析165.3.5最大剪切应力分析165.3.6最大冷却时间分析175.4充填分析185.4.1充填时间分析185.4.2气穴位置分析185.4.3熔接痕195.4.4流动前沿处的温度205.4.5充填分析过程信息20第六章 成型零件设计216.1成型零件的结构设计226.1.1凹
3、模的结构设计226.2成型零件工作部分尺寸的计算226.2.1型腔径向尺寸226.2.2型芯径向尺寸236.2.3型腔深度尺寸236.2.4型芯高度尺寸236.3模具型腔侧壁和底板厚度的计算246.3.1模具型腔壁厚度的计算246.3.2模具型腔底板厚度计算246.4合模导向机构设计246.5推出机构的设计256.5.1脱模力的计算266.5.2 推出机构的设计266.6 模架专用零件选取266.6.1 定模座板266.6.2 定模板266.6.3动模板266.6.4垫块266.6.4动模座板266.6.5推板276.6.6推杆固定板276.7 注射机模具安装尺寸的校核276.7.1喷嘴尺寸的
4、校核276.7.2定位环尺寸校核276.7.3模具厚度校核276.7.4开模行程的校核276.7.5注射机与模具安装尺寸的校核276.7.6最大注射量校核286.7.7注射压力校核286.7.8塑件在分型面上的投影面积校核286.7.9锁模力的校核286.7.10顶出装置的校核29第七章 模具的工作过程297.1模具合模与锁紧297.2模具成型过程297.3 模具开模过程297.4模具复位过程32结 论32参考文献33前 言现今我国模具工业呈现新的发展特点与趋势，结构调整等方面取得了不少成绩，信息社会经济全球化不断发展进程，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方
5、面发展。伴随着产品技术含量不断提高，模具向着信息化、数字化、精细化，自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化，产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。随着汽车、IT电子、航空等相关行业领域高速发展，我国模具行业日新月异、高技术含量模具成为“十二五”发展重点。未来中国将重点发展高技术含量模具，模具产品向轻巧、精美、快速高效生产、低成本与高质量方向发展。第一章 塑料制件的工艺性分析1.1制件原料的工艺性ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相 中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场 上百种不同品质的
6、ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等 到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。 ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高 的抗冲击强度。 干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件 为8090C下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。 熔化温度：210280C；建议温度：245C。 模具温度：2570C。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。 注射压力：5001000bar。 注射速度：中高速度。1.2塑料制件的结构工艺性图1-1 零件图图1-2 铅笔盒三维图1 脱模斜度塑
7、件冷却时的收缩会让塑件抱紧住模具型芯或型腔中的凸起部分，因此，为了方便从塑件中抽出型芯或从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉伤塑件，在设计时，必须使塑件内外表面沿脱模方向留有足够的斜度，在模具上即称为脱模斜度。脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率。查塑料模计手册，查得ABS的脱模斜度为30-1。2 外形尺寸铅笔盒塑件是一个结构简单无规则产品。铅笔盒高18mm，长188mm，宽70mm，壁厚2mm，铅笔盒有一个通孔。所有尺寸都未标注公差，建意采用公差等级MT5。外观要求没有缺陷、飞边、毛刺。塑料件没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。经过以上分析可知，只要在合理的工艺参数下注射时，成型塑件的
8、质量跟性能都能保证。第二章 初步选择注射机2.1制品ABS的注塑成型参数注射机类型：螺杆式螺杆转速(r/min)：2040喷嘴形式：直通式料筒温度：前2180220 中265180 后150170模具温度：75852.2计算制件的体积和质量使用三维画图软件UG6.0对塑件进行质量属性分析，得出塑件的体积V为63.45cm3。使用材料ABS的密度为1.05g/cm3。根据公式得出塑件质量为m=1.05g/cm3 63.45cm3=66.62g。浇注系统的凝料体积根据经验，按塑件体积的0.21倍计算。由于塑件外形尺寸较小，且大批量生产，为了生产效率，采用一模两腔形式。流道相对较短，所以凝料的体积按
9、0.2倍计算。即v=12.69cm3，凝料质量m=13.32g。v总=63.452+12.69=139.59cm3。m总=139.591.05=146.57g。2.3选择注射机根据额定注射量和ABS的注射压力选用注射机：综合考虑后选用国产XS-ZY-250立式注射机。其主要参数如表所示：表2-1 XS-ZY-250注射机的主要参数项目参数数值项目参数数值额定注射量/cm3250最大成型面积/mm2550、500螺杆直径/mm50最大开（合）模行程500注射压力/MPa130模具最大厚度/mm350注射行程/mm160模具最小厚度/mm200注射方式螺杆式喷嘴圆弧半径/mm18锁模力/KN180
10、0喷嘴口直径/mm42.4确定型腔数量由注射机的最大注射量确定型腔数量nN=2.95式中K注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8 mN注射机允许的最大注射量(g或cm3) m2浇注系统所需塑料质量或体积（g或cm3） m1单个塑件的质量或体积（g或cm3）即N4）一般不能生产高精度塑件。该零件结构比较简单，但表面积较小，而且要大批量生产，所以采用一模两腔。2.5确定分型面模具上用以取出塑件或取出浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面。分型面是决定模具结构形式的重要因素。它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填性及制品的脱模，分型面的位置也影响着成型零部
11、件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键内容。分型面的选择应注意以下几点：（1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处 （2）保证制件的精度和外观要求（3）考虑满足塑件的使用要求（4）考虑注塑机的技术规格，使模板间距大小合适（5）考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积（6）确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模（7）不妨碍制品脱模和抽芯（8）分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。根据塑件的结构形式，本设计分型面设置在铅笔盒开口最大轮廓处A-A处，如图2-1所示。图2-1 分型面2.6型腔的布局型腔的排布应使每个型腔都通过浇注
12、系统从总压力中均等地分得所需的足够的压力，以保证塑料同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间距离尽可能最短。合理的型腔排布可以避免塑件尺寸的差异、应力形成及脱模困难等问题。由于成型同一尺寸及精度要求制件，所以型腔布局决定采用平衡式，其特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状及尺寸均对应相同，可实现均匀进料和同时充满型腔的目的。如图2-2为型腔布局图。图2-2 型腔布局第三章 浇注系统设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。对浇注系统进行总
13、体设计时，一般应遵循如下基本原则：a)、塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。b)、模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是一出二腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。c)、塑件大小及形状：根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。d)、塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。e)、冷料：在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施6。 该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、浇口和冷料穴。3.1主流道的设计据相关资料，查得XS-ZY-250型注射机喷嘴的相关尺寸为：喷嘴圆弧半径为16mm，喷嘴口直径为3mm。根据模具主流道与喷嘴的关系得到：主流道进口小端孔直径d=注射机喷嘴口直径+(0.51)mm，设计取d=4mm；
