毕业设计圆珠笔配件模具设计说明书

11.塑件分析和材料特性及工艺参数1.1塑件的用途塑件为圆珠笔配件，用于圆珠笔的组装。1.2塑件原材料的选择PP的材料名称是聚丙烯（百折胶）。百折胶质轻，可浮于水，它具有高的结晶度，高耐磨性，高温冲击性好，化学稳定性高，卫生性能好，无毒，耐热性高，可在100摄氏度左右使用，突出的延伸性能和抗疲劳性能。可应用于微波炉、餐具、盆、塑料桶、保温瓶外壳、编织袋等生活用品，也可用于法兰，齿轮，接头，把手等工业元件。PP的最大缺点就是容易氧化老化。可用添加抗氧化剂与紫外光吸收剂等加以克服。1.3塑件图塑件公差等级选为MT4。塑件尺寸和表面粗糙度如图1.1所示图1.1塑件三视图21.4塑件材料成型特性参数表1.1PP主要性能参数性能参数数据成型收缩率/%拉伸模量E/×103Mpa泊松比μ与钢的摩擦因数f屈服强度/MPa拉伸强度/MPa密度/（g/cm3）热变形温度/℃玻璃化温度/℃熔点/℃220.250.237340.9100-101701.5塑件材料的成型工艺参数表1.2PP成型工艺参数工艺参数料筒温度/℃后部160-180中部180-200前部200-230喷嘴温度/℃180-190模具温度/℃20-60注射压力/Mpa70-100螺杆转速/(r·min-1)70-8032.注射机的选择与校核2.1计算塑件的质量和体积通过估算得塑件体积V=m/=2.5/0.9=2.7㎝32.2选择设备的型号、规格，确定型腔数根据以上所计算的结果，可选择设备型号、规格、确定型腔数。注射机的额定注射量为Vb，每次的注射量不超过它的80%，即n=(0.bV-jV)/gV（2.1）式中n—型腔数；Vj—浇注系统的体积（g）；gV—塑件体积。估算浇注系统的体积Vj：根据浇注系统初步方案进行估算浇注系统体积。jV=0.783cm因此采用一模一腔，即n=1则Vb=(nVg+Vj)/0.8=49.33cm根据所计算的各项参数，选用SZ10/16型注塑机，注塑机的参数如下：表2.1注射机的主要参数项目参数项目参数理论注射容量/cm3螺杆直径/mm注射压力/MPa塑化能力/g·s-1注射速度/g·s-1螺杆转速/r·min-1101515010拉杆内间距/mm移模行程/mm模板最大厚度/mm模板最小厚度/mm喷嘴球半径/mm锁模力/KN18013015060101602.3锁模力的校核由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个很大的推力，这个力应小于注射机的公4称锁模力，否则将产生溢料现象即：FpA分锁（2.2）式中锁F—注射机的公称锁模力（N），本次设计中，锁F=160KN；P—注射时型腔内注射压力，由下表得：P=25MPa；表2.2常用塑料注射成型时型腔平均压力单位：MPa塑件特点型P容易成型的塑件一般塑件中等粘度及有精度要求的塑件高粘度及高精度、难充模塑料25303540A分—塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和（mm2）。分A=nA1+A2（2.3）其中1A—单个塑件在分型面上的投影面积（mm2）2A——流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积（mm2）本模具采用一模一腔，因此分A=9980mm2则F=0.1*9.98*56.7=56.6KN则F160KN所以注塑机的锁模力能够满足要求。2.4注射压力的校核SZ10/16注射机的最大注射压力为150MPa，能够满足pp塑料成型所需要的注射压力25MPa的要求。2.5开模行程的校核5注射机开模行程应大于模具开模时取出塑件(包括浇注系统)所需要的开模距，即满足下式：12(5~10)kSHH（2.4）式中Sk—注射机的行程(SZ10/16注射机的Sk＝130mm)；H1—脱模距离(顶出距离),H1＝10mm；H2—塑件高度+浇注系统高度，H2＝50mm则H1+H2+10mm＝70mm130mm所以能够满足要求。3.浇注系统的设计63.1确定成型位置由于塑件有直柄，我们将两个滑块安排在直柄的两侧，每个滑块成型直柄的一半。3.2分型面的选择选择分型面的原则：(1)有利于脱模；(2)有利于保证塑件的外观质量和精度要求；(3)有利于成型零件的加工制造；(4)分型面数目与形状通常采用平行分型面，即采用一个与注射机开模运动方向垂直的分型面；(5)型腔方位的确定：在决定型腔在模具内的方位时，分型面的选择应尽量防止形成侧孔或侧凹，以避免采用比较复杂的模具结构；(6)有利于侧向抽芯；(7)考虑侧向抽拔距；(8)应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合模方向上，而将短抽拔距作为侧向分型芯或抽芯，并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯；(9)锁紧模具的要求；(10)有利于排气；(11)分型面的选择应考虑注射机的技术参数。综上所述，结合本塑件实际情况，将分型面定为如图3.1所示图3.1装配侧视图3.3流道设计3.31主流道的设计分型面7喷嘴孔口径φ3主流道小端直径为3.5+（0.5~1)=4~4.5mm取d=4mm锥角不宜过大，一般取2~6度则取4°d1为喷嘴孔直径d1=3主流道球面半径SR=10+(1~2)=11mm球面配合高度h=3mm主流道大端直径D=3mm(经计算)主流道长度一般剂量小于60mm取L=30mm为了使熔融塑料顺利进入分流道，可子啊主流道出料端设计半径R=3mm的圆弧过度。3.32分流道设计2.1.2估算流道凝料体积分流道采用梯形截面，分流道示意图如图所示。3.33冷料井和浇口的设计冷料井设在主流道正对面的动模上，直径大于主流道大端直径，由于采用三板式，故在末端设计一半径为3.5mm的冷料井，在分流道两端也开设冷料井。采用点浇口，以便料均匀流入。设计点浇口直径为1.5mm，浇口台阶长度为0.8mm。流主道、分流道、冷料井和浇口的示意图如图所示。83.4流程比的校核在确定浇口位置及数量时，对于大型塑件还应该考虑所允许的最大流程比。因为当塑件壁厚较小，而流程较长时，不但内应力增大，而且会因为料流温度降低较多而造成注射不满，这时必须增大塑件的壁厚，或增加浇口数量、改变浇口位置，以缩短最大流程。流程比是指塑料熔体在型腔内流动的最大流程与其厚度之比。即：1nipiiLBBt（3.1）B——流程比；L——各段流程长度；t—各段流程的型腔厚度；pB——允许的流程比，（这里塑料PP的允许流程比为200-240）解得B=47200所以在允许的范围内，可行。4.成型零部件的设计与计算94.1排气槽的设计此设计为小型制件，排气量不大，且排气点正好在分型面上，可利用分型面闭合时的微小间隙排气，不需再开设专门的排气槽。4.2型腔结构的设计由于塑件尺寸较小，故本设计采用整体嵌入式型腔。4.3成型零件径向尺寸的计算4.3.1型腔径向尺寸的计算PP平均收缩率Scp=2%；模具型腔制造公差等级为IT7。型腔径向尺寸按下式计算ml=[sl+sl×CPS－Δ3/4]为正偏差`z（4.1）式中sl—型腔名义尺寸；mmsl－Δ/2—制件名义尺寸；mm—制件允许公差；mmCPS—平均收缩率；0.6%对于LS=14mm，=0.27Lm=13.87mm错误!未指定书签。模具型腔按IT7级精度制造，其制造偏差δZ=0.09得型腔径向名义尺寸Lm=13.87+0.09mm4.3.2型芯径向尺寸的计算用平均收缩率按下式计算ml=[sl+sl×CPS＋Δ3/4]为负偏差`z（4.2）式中ml—型芯名义尺寸；mm10sl—制件名义尺寸；mmΔ—型芯允许公差；mm`z—制件允许公差；mmCPS—平均收缩率,0.6%对于sl=12，Δ=0.24，模具型芯按IT7级精度制造，其制造偏差`z＝Δ/3=0.08得其径向名义尺寸ml=12.25-0.08mm4.4成型零件深度尺寸的计算4.4.1型腔深度尺寸的计算型腔深度尺寸按下式计算mH＝[sH＋sHcpS－23]正偏差`z（4.3）式中mH—型腔名义尺寸；mmsH—制件名义尺寸；mmΔ—型腔允许公差；mmcpS—制件允许公差；mmcpS—平均收缩率；0.6%对于sH=10，Δ=0.24模具型腔按IT7级精度制造，其制造偏差`z=0.06得型腔深度名义尺寸mH=9.9+0.06mm4.4.2成型塑件内孔型芯高度尺寸的计算型芯高度尺寸按下式计算mH＝[sH＋sHcpS＋23]负偏差`z（4.4）式中mH—型芯名义尺寸；mm11sH—制件名义尺寸；mmΔ—型芯允许公差；mm`z—制件允许公差；mmcpS—平均收缩率；0.6%对于sH=60mm，Δ=0.56模具型腔按IT7级精度制造，其制造偏差δZ=0.19得型腔深度名义尺寸mH=60.73-0.194.5型腔壁厚的计算型腔可以简化成组合式圆形型腔，4.5.1侧壁厚度计算：型腔壁厚尺寸计算，型腔用45号钢加工。刚度条件：壁厚S=R-r=r{11prpr1EE}(4.5)所以上式=42.5×{1125.07.565.4205.0101.27.565.4205.0101.225.0155}=11.9mm强度条件：S=r（12P）=42.5×（17.562600600）=4.25mm其中=600Mpa4.5.2底版厚度计算S=34r74.0EP=3540.05101.25.427.5674.0=14.5mm(4.6)12按强度计算：S=2r22.1P=6005.247.5622.12=11.3mm取底板厚度s=15mm5.脱模机构的设计在注射成型的每一循环中，塑件必须由模具型腔中脱出，脱出塑件的机构成为脱模13机构或顶出机构。5.1脱模力的计算AFF10cossinf1tanfcosP(5.1)=AE10cossinf11tan-fcoslt2E为塑件的拉伸模量，t为平均壁厚，L塑件包紧型心的长度。计算得包紧离即脱模力F=16400N6.侧向分型和抽芯机构的设计当注射成型侧壁带有孔、凸台等的塑料制件时，模具上成型该处的零件就必须制成14可侧向移动的零件，以便衣脱模之前先抽掉侧向成型零件，否则就无法脱模。带动侧向成型零件作侧向移动的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。对于成型侧向凸台的情况，常常称为侧向分型，对于成型侧孔或侧凹的情况，往往称为侧向抽芯，但是，在一般的设计中，侧向分型与侧向抽芯常常混为一谈，不加分辩，统称为侧向分型抽芯，甚至只称侧向抽芯。侧向分型与抽芯机构的分类根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压(双动)或气动以及手动等三大类型。6.1抽拔力和抽拔距的计算Q=AE10cossinf11tan-fcoslt2(6.1)=2..33931.0sin0cos00.1143.01tan0-0.1cos010310202.010214.32=377KN根据塑件的形状结构分析，抽拔距S=Si+2mm=11mm6.2斜道柱的设计与计算取倾斜角20度，则其有效工作长度L=55mm。图6.1斜导柱主视图7.合模导向机构的设计导向机构的主要作用有定位、导向、承受一定的侧压力。（6.2）157.1导柱的结构设计导柱的设计如图7.1所示。图7.1导柱示意图7.2导套的设计导套的设计如图7.2所示。图7.2导套示意图7.3导柱的布置常见的导柱有两根至四根不等，其布置原则是必须保证定模只能按一个方向合模，不要在装配时或合模时因为方位搞错使模具破坏。本设计采用四根相同直径的导柱不对称布置，如图7.3所示。16图7.3导柱布置形式8.温度调节系统的设计与计算17在注射成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率，由于各种塑件的性能和成型工艺要求不同，模具的温度也要求不同，一般注射到模具内的塑料温度为200℃。而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60℃以下，温度降低时是由于模具通入冷却水将热量带走了。8.1冷却时间的计算冷却时间为熔融塑料从充满型腔起到可以开模取出制件时为止这一段时间。t=2