1、1圆形笔筒塑料模设计2【摘要】本文介绍了注塑模具圆形笔筒的设计，通过对一个塑件的分析，选取适合的注塑机，首先确定模具的结构，再通过对模具的型芯、型腔等其它相关尺寸的分析计算，绘制圆形笔筒模具的零件图、装配图，并且还对其主要的零件进行了模具加工的工艺分析，确定加工工艺的路线，还有模具装配工艺。为了更进一步的清楚的形象了解模具的结构设计过程，这次毕业设计当中使用与 UG NX4.0 与 AUTO CAD 作为主要软件，提供了很大的方便。【关键词】：圆形笔筒；加工工艺；塑料模；软件应用 引言 .4一、产品介绍 .4二、材料选取丙烯腈-丁二烯 -苯乙烯共聚物 .4三、注射成型工艺 .51）成型前的准备
2、 .52）注射过程 .63）后处理 .64）工艺参数 .6四、模具设计 .82）塑件在模具中的位置与浇注系统的设计 .81）注射模结构与注射机的选用 .83）成型零部件设计 .94）结构零部件设计 .95）推出结构设计 .106）温度调节系统的设计 .10五、工艺参数校核 .101）型腔数量的校核 .102）最大注射量的校核 .103）锁模力的校核 .104）注射压力的校核 .105）喷嘴尺寸的校核 .106）模具厚度校核 .107）开模行程的校核 .108）其他 .11六、注意事项 .11七、注射机的维护 .11八、总结 .12九、参考文献 .12十、答谢词 .133引言在目前的生产大环境下
3、，模具的使用已经越来越广泛了，虽然现在随着 3D 打印技术的崛起对模具行业造成了一定的冲击，但是目前市场上的大部分产品依旧是由模具生产的，在这里我选择设了了一款简单的塑料笔筒模，在市场上也有很多类型，经常在各类文具店以及大型超市等地点都能有幸见到它的身影。可见，这个产品在日常生活中有着极其广泛的应用，市场前景也相当不过，如果还能在产品的卖相上多做点文章，相信会有很可观的回报。本次的模具设计经过多方讨论最终成为了以下的形态，相信这篇由我通过自己努力所完成的设计能得到各位老师的认可。一 产品介绍产品名称：塑料笔筒产品数量：个别塑件尺寸：外圆直径 65 毫米，内圆直径 61 毫米，高 70 毫米。塑
4、件颜色：紫色，蓝色，白色，黄色。塑件要求：要求塑件外侧表面光滑且不得有气孔，不得有熔接痕不能有飞边等缺陷，且塑件允许的最大脱模斜度为零点五度。4二 材料选取 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）1）基本特性 ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。在生产加工方面使用广泛的原因是由于 ABS 塑料的三种组分的各自特性，使得 ABS 在综合力学性能方面表现良好。具体表现为丙烯腈为 ABS 塑料提供了良好的耐化学腐蚀性和较强的表面硬度，丁二烯则让 ABS 塑料更为坚韧，不易形变，最后苯乙烯给它提供了强大的染色性能与良好的加工性。ABS 塑料呈微黄的无毒，无味材料，但生产过后有刺激性气味，但本
5、身在成型过后光泽度较好。ABS 具有良好的抗冲击强度，其密度在 1.021.05 克每立方厘米，并且在低温下其强度下降亦不明显。在耐磨性，耐寒性等性能方面 ABS 塑料同样表现出色，依靠着良好的机械强度 ABS 的电气性能与化学稳定性同样不容小觑。ABS 塑料在水，无机盐，酸碱类面前几乎没有什么不同，但在酮，酯，醛，氯化烃面前则会溶解成为乳浊液。ABS 塑料的表面在冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀下会开裂，且与烃长时间接触会溶胀软化。ABS的优点是有一定的硬度跟尺寸稳定性，在加工方面易于成型，且在色粉，色母的调色下可以配置成任何颜色。但是 ABS 的缺点也同样明显，由于硬度高所以脆性强且耐气候性
6、差，单单在紫外线的照射下就会变得极度脆弱。它的耐热性也不好，在 70 摄氏度下尚且还能连续工作但在约 90 摄氏度时即会发生热形变。而根据 ABS 塑料中组分比例的不同，性能也会产生差异，具体的表现则为 ABS 塑料有很多类型，可以根据不同的应用要求而选择具有各种冲击强度的类型。2）主要用途 根据 ABS 塑料的特性，在机械工业方面使用其制造齿轮、轴承、把手、仪表盘等壳类零件。小轿车的车身等汽车工业产品中很多也出现了 ABS 的身影，如汽车挡泥板、热空气调节导管等。ABS 塑料很多也运用于生产生活用品当中，就像本次设计中的塑料笔筒等文教体育用品等等。3）成型特点 ABS 塑料会随着温度的升高而
7、粘度增强，造成较高的成型压力，需要较大的脱模斜度；5在生产加工之前，ABS 塑料需要先进行干燥处理，因为 ABS 极易吸水；在正常的情况下，ABS 的收缩率都不会改变。根据塑件的要求，模具的温度也会在 50 至 80 摄氏度之间调整，以求达到最理想的效果。三 注射成型工艺1）成型前的准备在日常的生产当中为了保证塑件的质量，通常要在成型前做一些准备处理，像什么检测外观，颜色是否一致，大小是否合适等等，同时对于吸水性强的材料需提前预热，我们的 ABS 塑料就是这种塑件，一般须在干燥箱内以 70 至 80 摄氏度的温度干燥 2 至 4 小时才能使用，否则由于材料内的水分会使得产品产生气泡等瑕疵。在塑
8、料笔筒的生产过程当中由于需要生产不同颜色的产品，所以需对注塑机提前进行清洗。一般我们的螺杆式注塑机都采用空注射法清洗。在清洗料筒时，应先将料筒与喷嘴温度升高至最低成型温度，对于 ABS 塑料来说就是 90 摄氏度左右，之后加入新产品的次料连续对空注射直至排尽。2）注射过程（1）加料 将颗粒状的材料加入料斗，在保证产品质量的前提下比例可自行调节，之后由螺杆带入料筒进行加热。（2）塑化 ABS 塑料在注塑机内进行加热，从固态逐渐变化为熔融状态。（3）冲模 在螺杆的作用下 ABS 塑料的熔融体逐渐充满型腔。（4）保压 冲模过程结束后在注射机螺杆的作用下，熔融状态的塑料继续填入型腔，此时保压能保证产品
9、不开裂。（5）倒流 在保压结束后，螺杆后退，压力变下，此时要在撤销注射压力时关闭交口以避免产生6倒流现象。（6）冷却 浇口处的塑件熔体完全冻结直至全部推出。（7）脱模 塑件冷却过后在推件的作用下即可推出。3）后处理此次所用的 ABS 塑料可不做后处理投入使用。4）工艺参数（1）料筒温度 在成型的过程中，料筒温度可分为三个部分，就是前部，中部以及后部三段温度各不相同，温度从前部开始由高到低，从 210 摄氏度左右降低至 170 摄氏度以下。任何温度上的不合适都会直接反映在产品上。（2）喷嘴温度 喷嘴温度比料筒温度的最高值要低一些以防止流诞现象。不过温度也不宜过低否则会导致料口被堵死。（3）模具温
10、度 模具温度的高低取决于塑料是否结晶等其他工艺条件。也将直接影响塑件的冷却速度与性能。模具温度的降低可以提高生产率但也会增大表面粗糙度，总之取适宜温度最好，一般在 50 至 70 摄氏度之间。（4）塑化压力 塑化压力即是指螺杆式注射机在转动时后退所受到的压力，它会影响熔体的塑化率。一般为 6 兆帕左右，普遍不超过 20 兆帕。（5）注射压力 注射压力的压力大小可以通过控制系统来调整，一般在 40 兆帕至 130 兆帕之间，而我们选用的 ABS 塑料用 60 兆帕。（6）成型周期 成型周期直接决定论产品的生产效率以及机械使用率，所以在保证质量的前提下应尽量缩短成型周期。（7）注射工艺参数 以下是
11、查表所得的 ABS 塑料的注射工艺参数7注射机类型：螺杆式螺杆转速：30 至 60 转每分钟喷嘴形式：直通式喷嘴温度：180 至 190 摄氏度料筒温度：前段 200 至 210 摄氏度中段 210 至 230 摄氏度后段 180 至 200 摄氏度模具温度：50 至 70 摄氏度注射压力：70 至 90 兆帕保压压力：50 至 70 兆帕注射时间：3 至 5 秒保压时间：15 至 30 秒冷却时间：15 至 30 秒成型周期：40 至 70 秒四 模具设计1）注射模结构与注射机的选用 （1）注射模的结构 模具采用双分型面注射模，在分型之后浇注系统凝料由第一分型面脱出，之后塑件在另一个分型面上
12、脱出。（2）注射机的选用 此次模具的设计采用的是螺杆式注射机初步选择注射机 G54-S200/400明确注射机参数：最大注射量：200 至 400 立方厘米螺杆直径:55 毫米注射压力:109 兆帕注射行程:160 毫米8最大成型面积:645 平方厘米最大开合模行程;260 毫米锁模力:2540 千牛模具厚度:最大厚度 406 毫米,最小厚度 165 毫米 拉杆空间:290 毫米368 毫米喷嘴尺寸 圆弧半径为 18 毫米、孔直径 4 毫米2）塑件在模具中的位置与浇注系统的设计（1）型腔数目的确定由于生产的数量只有个别，所以模具设计采用的是单型腔模具，而塑件在模具中的位置由其分型面决定。（2）
13、浇注系统-主流道 主流道的定义是在注射机的喷嘴处到与模具的最早接触面开始的。它的形状根据熔体而变化，此次设计中，为了在浇口套中拔出凝料，我将主流道设计成了圆锥形，并垂直于分型面。（3）浇注系统-分流道 分流道设置在主流道末端与浇口之间（4）浇注系统-浇口 由于设计的需要，浇口采用的是直接式的点浇口。（5）排气系统 由于模具尺寸较大，缝隙比较足，故此模具未设排气系统。 3）成型零部件设计（1）型腔的结构设计 型腔采用整体式结构，为了使得生产牢固，塑件外观没有瑕疵。（2）型芯的结构设计 型芯的设计也采用整体式结构，加工方便且形状简单。与型腔整体配合更方便。（3）型腔径向尺寸计算 塑件的平均径向尺寸
14、为塑件的基本尺寸减去二分之一的公差。可知，型腔的平均尺寸加上型腔的平均磨损量等于塑件的平均径向尺寸与平均径向尺寸跟塑件的平均收缩率之积的和。化简得型腔的径向尺寸即为塑件的基本尺寸与塑件的基本尺寸跟平均收缩率之积的9和减去二分之一的公差。（4）型芯的径向尺寸计算 由型腔的径向尺寸推导可知，型芯的径向尺寸为型腔的径向尺寸加上公差。4）结构零部件设计（1）模架的选取 选取原则根据中小型模架标准（GB/T 12556.11990） ，经考虑后采用 A2 型。（2）支承板设计 为了支承各种作用在型芯型腔上的力，使模具不受伤，在模具的动模板下我们添加了一块支承板。支承板的厚度与塑件的投影面积有关，设计支承
15、板厚度为 20 毫米。（3）动、定模板的设计 动、定模板厚度分别为 20 与 100 毫米。（4）导柱导向机构的设计 导柱选取锥台形的带头导柱，长度高出动模板 10 毫米。5）推出机构设计 使用推杆与推板共同推出。6）温度调节系统的设计 由于可采取自然冷却，就未设温度调节系统。五 工艺参数校核1）型腔数量的校核 由于是单型腔，故都可以使用2）最大注射量的校核 即注射机一次性能投入的最大注射量大于生产塑件所需的容量。生产所需容量即塑件生产所需质量与浇注系统所需之和。经计算生产所需塑件质量为 16 立方厘米远远低于注射机的最大注射量。3）锁模力的校核 实际生产中的锁模力必须小于额定锁模力才能保证生
16、产中的安全。实际锁模力为塑件与浇注系统在分型面上的投影面积与型腔压力之积。行腔压力大概是注射压力的百分之八10十，ABS 塑料的行腔压力为 30 兆帕。经计算实际锁模力约为 14 千牛远小于额定锁模力。4）注射压力的校核 经测试实际所需的注射压力远小于额定注射压力。5）喷嘴尺寸的校核 喷嘴尺寸为 4 毫米，主流道的小端直径要更大一些为 4.5 毫米，符合标准。6）模具厚度校核 即模具实际厚度在注射机可安装的最大模厚与最小模厚之间。模具的总厚度为 240 毫米，注射机最大模厚 406 毫米，最小模厚 165 毫米。实际厚度可用。7）开模行程校核 注射机的最大开模行程要比推出距离与浇注系统在内的塑
17、件高度之和还多五至十毫米。实际所需开模行程为 120 毫米，最大开模行程为 260 毫米。可以。8）其他 其他尺寸的校核，如定位圈尺寸，推出机构的校核等在此未做校核，对于塑化量等其它数据都不再多做表述了，至此，模具的设计完结。六 注意事项1）ABS 塑料在生产之前必须先经过干燥机干燥后方可投入使用，干燥之前可用色粉与色母按比例配合调色。2）在注射机使用之前先检查机器的各个运动部件是否清洁，如有异物需清理干净，以免造成产品的损坏。3）检查各个零部件是否润滑以免出现咬死现象造成各种不必要的麻烦。4）检查各工作部位是否可运行，以免发生漏电，漏油，喷水，火灾等危险事故的发生。5）生产材料是否到位，工作油量是否满足需求，如有问题及时反映。6）冷却系统是否开启，避免机器运行后温度过高产生危险。7) 生产结束后尽量使得料筒内的剩料排空，及时清理，以免造成不必要的浪费，对于使用了色粉的材料需多清洗几次，同时避免之后使用的产品异色。
