圓形筆筒塑料模設(shè)計【摘要】本文介紹了注塑模具圓形筆筒的設(shè)計，通過對一個塑件的分析，選取適合的注塑機(jī)，首先確定模具的結(jié)構(gòu)，再通過對模具的型芯、型腔等其它相關(guān)尺寸的分析計算，繪制圓形筆筒模具的零件圖、裝配圖，并且還對其主要的零件進(jìn)行了模具加工的工藝分析，確定加工工藝的路線，還有模具裝配工藝。為了更進(jìn)一步的清楚的形象了解模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，這次畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中使用與UG NX4.0與AUTO CAD作為主要軟件，提供了很大的方便?！娟P(guān)鍵詞】：圓形筆筒；加工工藝；塑料模；軟件應(yīng)用 引言4一、產(chǎn)品介紹4二、材料選取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物4三、注射成型工藝51）成型前的準(zhǔn)備52）注射過程63）后處理64）工藝參數(shù)6四、模具設(shè)計82）塑件在模具中的位置與澆注系統(tǒng)的設(shè)計81）注射模結(jié)構(gòu)與注射機(jī)的選用83）成型零部件設(shè)計94）結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計95）推出結(jié)構(gòu)設(shè)計106）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計10五、工藝參數(shù)校核101）型腔數(shù)量的校核102）最大注射量的校核103）鎖模力的校核104）注射壓力的校核105）噴嘴尺寸的校核106）模具厚度校核107）開模行程的校核108）其他11六、注意事項11七、注射機(jī)的維護(hù)11八、總結(jié)12九、參考文獻(xiàn)12十、答謝詞13引言在目前的生產(chǎn)大環(huán)境下，模具的使用已經(jīng)越來越廣泛了，雖然現(xiàn)在隨著3D打印技術(shù)的崛起對模具行業(yè)造成了一定的沖擊，但是目前市場上的大部分產(chǎn)品依舊是由模具生產(chǎn)的，在這里我選擇設(shè)了了一款簡單的塑料筆筒模，在市場上也有很多類型，經(jīng)常在各類文具店以及大型超市等地點都能有幸見到它的身影。可見，這個產(chǎn)品在日常生活中有著極其廣泛的應(yīng)用，市場前景也相當(dāng)不過，如果還能在產(chǎn)品的賣相上多做點文章，相信會有很可觀的回報。本次的模具設(shè)計經(jīng)過多方討論最終成為了以下的形態(tài)，相信這篇由我通過自己努力所完成的設(shè)計能得到各位老師的認(rèn)可。一 產(chǎn)品介紹產(chǎn)品名稱：塑料筆筒產(chǎn)品數(shù)量：個別塑件尺寸：外圓直徑65毫米，內(nèi)圓直徑61毫米，高70毫米。塑件顏色：紫色，藍(lán)色，白色，黃色。塑件要求：要求塑件外側(cè)表面光滑且不得有氣孔，不得有熔接痕不能有飛邊等缺陷，且塑件允許的最大脫模斜度為零點五度。二 材料選取 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。在生產(chǎn)加工方面使用廣泛的原因是由于ABS塑料的三種組分的各自特性，使得ABS在綜合力學(xué)性能方面表現(xiàn)良好。具體表現(xiàn)為丙烯腈為ABS塑料提供了良好的耐化學(xué)腐蝕性和較強(qiáng)的表面硬度，丁二烯則讓ABS塑料更為堅韌，不易形變，最后苯乙烯給它提供了強(qiáng)大的染色性能與良好的加工性。ABS塑料呈微黃的無毒，無味材料，但生產(chǎn)過后有刺激性氣味，但本身在成型過后光澤度較好。ABS具有良好的抗沖擊強(qiáng)度，其密度在1.021.05克每立方厘米，并且在低溫下其強(qiáng)度下降亦不明顯。在耐磨性，耐寒性等性能方面ABS塑料同樣表現(xiàn)出色，依靠著良好的機(jī)械強(qiáng)度ABS的電氣性能與化學(xué)穩(wěn)定性同樣不容小覷。ABS塑料在水，無機(jī)鹽，酸堿類面前幾乎沒有什么不同，但在酮，酯，醛，氯化烴面前則會溶解成為乳濁液。ABS塑料的表面在冰醋酸，植物油等化學(xué)藥品的侵蝕下會開裂，且與烴長時間接觸會溶脹軟化。ABS的優(yōu)點是有一定的硬度跟尺寸穩(wěn)定性，在加工方面易于成型，且在色粉，色母的調(diào)色下可以配置成任何顏色。但是ABS的缺點也同樣明顯，由于硬度高所以脆性強(qiáng)且耐氣候性差，單單在紫外線的照射下就會變得極度脆弱。它的耐熱性也不好，在70攝氏度下尚且還能連續(xù)工作但在約90攝氏度時即會發(fā)生熱形變。而根據(jù)ABS塑料中組分比例的不同，性能也會產(chǎn)生差異，具體的表現(xiàn)則為ABS塑料有很多類型，可以根據(jù)不同的應(yīng)用要求而選擇具有各種沖擊強(qiáng)度的類型。2）主要用途 根據(jù)ABS塑料的特性，在機(jī)械工業(yè)方面使用其制造齒輪、軸承、把手、儀表盤等殼類零件。小轎車的車身等汽車工業(yè)產(chǎn)品中很多也出現(xiàn)了ABS的身影，如汽車擋泥板、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管等。ABS塑料很多也運用于生產(chǎn)生活用品當(dāng)中，就像本次設(shè)計中的塑料筆筒等文教體育用品等等。3）成型特點 ABS塑料會隨著溫度的升高而粘度增強(qiáng)，造成較高的成型壓力，需要較大的脫模斜度；在生產(chǎn)加工之前，ABS塑料需要先進(jìn)行干燥處理，因為ABS極易吸水；在正常的情況下，ABS的收縮率都不會改變。根據(jù)塑件的要求，模具的溫度也會在50至80攝氏度之間調(diào)整，以求達(dá)到最理想的效果。三 注射成型工藝1）成型前的準(zhǔn)備在日常的生產(chǎn)當(dāng)中為了保證塑件的質(zhì)量，通常要在成型前做一些準(zhǔn)備處理，像什么檢測外觀，顏色是否一致，大小是否合適等等，同時對于吸水性強(qiáng)的材料需提前預(yù)熱，我們的ABS塑料就是這種塑件，一般須在干燥箱內(nèi)以70至80攝氏度的溫度干燥2至4小時才能使用，否則由于材料內(nèi)的水分會使得產(chǎn)品產(chǎn)生氣泡等瑕疵。在塑料筆筒的生產(chǎn)過程當(dāng)中由于需要生產(chǎn)不同顏色的產(chǎn)品，所以需對注塑機(jī)提前進(jìn)行清洗。一般我們的螺桿式注塑機(jī)都采用空注射法清洗。在清洗料筒時，應(yīng)先將料筒與噴嘴溫度升高至最低成型溫度，對于ABS塑料來說就是90攝氏度左右，之后加入新產(chǎn)品的次料連續(xù)對空注射直至排盡。2）注射過程（1）加料 將顆粒狀的材料加入料斗，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下比例可自行調(diào)節(jié)，之后由螺桿帶入料筒進(jìn)行加熱。（2）塑化 ABS塑料在注塑機(jī)內(nèi)進(jìn)行加熱，從固態(tài)逐漸變化為熔融狀態(tài)。（3）沖模 在螺桿的作用下ABS塑料的熔融體逐漸充滿型腔。（4）保壓 沖模過程結(jié)束后在注射機(jī)螺桿的作用下，熔融狀態(tài)的塑料繼續(xù)填入型腔，此時保壓能保證產(chǎn)品不開裂。（5）倒流 在保壓結(jié)束后，螺桿后退，壓力變下，此時要在撤銷注射壓力時關(guān)閉交口以避免產(chǎn)生倒流現(xiàn)象。（6）冷卻 澆口處的塑件熔體完全凍結(jié)直至全部推出。（7）脫模 塑件冷卻過后在推件的作用下即可推出。3）后處理此次所用的ABS塑料可不做后處理投入使用。4）工藝參數(shù)（1）料筒溫度 在成型的過程中，料筒溫度可分為三個部分，就是前部，中部以及后部三段溫度各不相同，溫度從前部開始由高到低，從210攝氏度左右降低至170攝氏度以下。任何溫度上的不合適都會直接反映在產(chǎn)品上。（2）噴嘴溫度 噴嘴溫度比料筒溫度的最高值要低一些以防止流誕現(xiàn)象。不過溫度也不宜過低否則會導(dǎo)致料口被堵死。（3）模具溫度 模具溫度的高低取決于塑料是否結(jié)晶等其他工藝條件。也將直接影響塑件的冷卻速度與性能。模具溫度的降低可以提高生產(chǎn)率但也會增大表面粗糙度，總之取適宜溫度最好，一般在50至70攝氏度之間。（4）塑化壓力 塑化壓力即是指螺桿式注射機(jī)在轉(zhuǎn)動時后退所受到的壓力，它會影響熔體的塑化率。一般為6兆帕左右，普遍不超過20兆帕。（5）注射壓力 注射壓力的壓力大小可以通過控制系統(tǒng)來調(diào)整，一般在40兆帕至130兆帕之間，而我們選用的ABS塑料用60兆帕。（6）成型周期 成型周期直接決定論產(chǎn)品的生產(chǎn)效率以及機(jī)械使用率，所以在保證質(zhì)量的前提下應(yīng)盡量縮短成型周期。（7）注射工藝參數(shù) 以下是查表所得的ABS塑料的注射工藝參數(shù)注射機(jī)類型：螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速：30至60轉(zhuǎn)每分鐘噴嘴形式：直通式噴嘴溫度：180至190攝氏度料筒溫度：前段200至210攝氏度 中段210至230攝氏度 后段180至200攝氏度模具溫度：50至70攝氏度注射壓力：70至90兆帕保壓壓力：50至70兆帕注射時間：3至5秒保壓時間：15至30秒冷卻時間：15至30秒成型周期：40至70秒四 模具設(shè)計1）注射模結(jié)構(gòu)與注射機(jī)的選用 （1）注射模的結(jié)構(gòu) 模具采用雙分型面注射模，在分型之后澆注系統(tǒng)凝料由第一分型面脫出，之后塑件在另一個分型面上脫出。（2）注射機(jī)的選用 此次模具的設(shè)計采用的是螺桿式注射機(jī)初步選擇注射機(jī)G54-S200/400明確注射機(jī)參數(shù)：最大注射量：200至400 立方厘米螺桿直徑:55毫米注射壓力:109兆帕注射行程:160毫米最大成型面積:645平方厘米 最大開合模行程;260毫米 鎖模力:2540千牛 模具厚度:最大厚度406毫米,最小厚度165毫米 拉桿空間:290毫米368 毫米噴嘴尺寸 圓弧半徑為18毫米、孔直徑4毫米2）塑件在模具中的位置與澆注系統(tǒng)的設(shè)計（1）型腔數(shù)目的確定由于生產(chǎn)的數(shù)量只有個別，所以模具設(shè)計采用的是單型腔模具，而塑件在模具中的位置由其分型面決定。（2）澆注系統(tǒng)-主流道 主流道的定義是在注射機(jī)的噴嘴處到與模具的最早接觸面開始的。它的形狀根據(jù)熔體而變化，此次設(shè)計中，為了在澆口套中拔出凝料，我將主流道設(shè)計成了圓錐形，并垂直于分型面。（3）澆注系統(tǒng)-分流道 分流道設(shè)置在主流道末端與澆口之間（4）澆注系統(tǒng)-澆口 由于設(shè)計的需要，澆口采用的是直接式的點澆口。（5）排氣系統(tǒng) 由于模具尺寸較大，縫隙比較足，故此模具未設(shè)排氣系統(tǒng)。 3）成型零部件設(shè)計（1）型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型腔采用整體式結(jié)構(gòu)，為了使得生產(chǎn)牢固，塑件外觀沒有瑕疵。（2）型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型芯的設(shè)計也采用整體式結(jié)構(gòu)，加工方便且形狀簡單。與型腔整體配合更方便。（3）型腔徑向尺寸計算 塑件的平均徑向尺寸為塑件的基本尺寸減去二分之一的公差?？芍颓坏钠骄叽缂由闲颓坏钠骄p量等于塑件的平均徑向尺寸與平均徑向尺寸跟塑件的平均收縮率之積的和?；喌眯颓坏膹较虺叽缂礊樗芗幕境叽缗c塑件的基本尺寸跟平均收縮率之積的和減去二分之一的公差。（4）型芯的徑向尺寸計算 由型腔的徑向尺寸推導(dǎo)可知，型芯的徑向尺寸為型腔的徑向尺寸加上公差。4）結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計（1）模架的選取 選取原則根據(jù)中小型模架標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 12556.11990），經(jīng)考慮后采用A2型。（2）支承板設(shè)計 為了支承各種作用在型芯型腔上的力，使模具不受傷，在模具的動模板下我們添加了一塊支承板。支承板的厚度與塑件的投影面積有關(guān)，設(shè)計支承板厚度為20毫米。（3）動、定模板的設(shè)計 動、定模板厚度分別為20與100毫米。（4）導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 導(dǎo)柱選取錐臺形的帶頭導(dǎo)柱，長度高出動模板10毫米。5）推出機(jī)構(gòu)設(shè)計 使用推桿與推板共同推出。6）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 由于可采取自然冷卻，就未設(shè)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。五 工藝參數(shù)校核1）型腔數(shù)量的校核 由于是單型腔，故都可以使用2）最大注射量的校核 即注射機(jī)一次性能投入的最大注射量大于生產(chǎn)塑件所需的容量。生產(chǎn)所需容量即塑件生產(chǎn)所需質(zhì)量與澆注系統(tǒng)所需之和。經(jīng)計算生產(chǎn)所需塑件質(zhì)量為16立方厘米遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于注射機(jī)的最大注射量。3）鎖模力的校核 實際生產(chǎn)中的鎖模力必須小于額定鎖模力才能保證生產(chǎn)中的安全。實際鎖模力為塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力之積。行腔壓力大概是注射壓力的百分之八十，ABS塑料的行腔壓力為30兆帕。經(jīng)計算實際鎖模力約為14千牛遠(yuǎn)小于額定鎖模力。4）注射壓力的校核 經(jīng)測試實際所需的注射壓力遠(yuǎn)小于額定注射壓力。5）噴嘴尺寸的校核 噴嘴尺寸為4毫米，主流道的小端直徑要更大一些為4.5毫米，符合標(biāo)準(zhǔn)。6）模具厚度校核 即模具實際厚度在注射機(jī)可安裝的最大模厚與最小模厚之間。模具的總厚度為240毫米，注射機(jī)最大模厚406毫米，最小模厚165毫米。實際厚度可用。7）開模行程校核 注射機(jī)的最大開模行程要比推出距離與澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度之和還多五至十毫米。實際所需開模行程為120毫米，最大開模行程為260毫米?？梢浴?）其他 其他尺寸的校核，如定位圈尺寸，推出機(jī)構(gòu)的校核等在此未做校核，對于塑化量等其它數(shù)據(jù)都不再多做表述了，至此，模具的設(shè)計完結(jié)。六 注意事項1）ABS塑料在生產(chǎn)之前必須先經(jīng)過干燥機(jī)干燥后方可投入使用，干燥之前可用色粉與色母按比例配合調(diào)色。2）在注射機(jī)使用之前先檢查機(jī)器的各個運動部件是否清潔，如有異物需清理干凈，以免造成產(chǎn)品的損壞。3）檢查各個零部件是否潤滑以免出現(xiàn)咬死現(xiàn)象造成各種不必要的麻煩。4）檢查各工作部位是否可運行，以免發(fā)生漏電，漏油，噴水，火災(zāi)等危險事故的發(fā)生。5）生產(chǎn)材料是否到位，工作油量是否滿足需求，如有問題及時反映。6）冷卻系統(tǒng)是否開啟，避免機(jī)器運行后溫度過高產(chǎn)生危險。7) 生產(chǎn)結(jié)束后盡量使得料筒內(nèi)的剩料排空，及時清理，以免造成不必要的浪費，對于使用了色粉的材料需多清洗幾次，同時避免之后使用的產(chǎn)品異色。七 注射機(jī)的維護(hù)1)每天檢查加熱圈是否正常工作，熱電偶接觸是否良好。2)每天檢查溫度控制儀是否在零位。3)每天檢查各電器開全，特別是安全門和緊急停車開關(guān)的情況。4)每天檢查模具安裝固定螺釘?shù)那闆r。5)每天檢查冷卻水循環(huán)系統(tǒng)供給情況。6)每天檢查各類儀表是否正常。7)每天檢查油箱內(nèi)的油量，油溫情況。8)每天檢查運動部件的潤滑情況。9)每天登記各類機(jī)器使用情況。10)每天清理，清掃機(jī)臺周邊的垃圾。11)定期檢查工作油液的質(zhì)量。12)定期檢查螺桿，料筒的磨損情況。13)定期檢查電器元件的工作情況，各種電線接頭是否漏電，接地是否可靠。14)定期檢查吸油，濾油裝置及冷卻器的工作情況。15)定期檢查液壓泵，電動機(jī)，液壓馬達(dá)等的工作情況，清理其外殼上的塵埃，以利于散熱。八 總結(jié)此次的設(shè)計花費了相當(dāng)之長的時間尋找材料等等，在本次設(shè)計中出現(xiàn)了很多困難，不過好在找了很多人，在他們的幫助下我順利的完成了這篇論文，雖然這些困難我能獨立解決，但他們還是給了我相當(dāng)大的幫助，對于模具的處理我有了更深的理解，借著自己工作的機(jī)會，我在注射機(jī)方面有了很大的進(jìn)步，靠著公司里的人的栽培，我漸漸掌握了使用它的技巧，這對于我的論文也有著相當(dāng)大的幫助。在寫完這篇論文之后，我希望能有著更進(jìn)一步的發(fā)展。對于之后的發(fā)展前景基本上我也已經(jīng)有了考量和定位。九 參考文獻(xiàn)1肖洪波沖壓與塑壓設(shè)備蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院自編教材；2屈華昌塑料成型工藝與模具設(shè)計高等教育出版社；3楊素萍模具材料與熱處理上海科學(xué)技術(shù)出版社；4冀秀煥 唐建生工程材料與成形工藝武漢理工大學(xué)出版社；5史立峰CAD應(yīng)用技術(shù)化學(xué)工業(yè)出版社；6夏華生 王其昌 馮秋官機(jī)械制圖高等教育出版社。12