機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)論文塑料鉛筆盒模具設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p><b>　　塑料鉛筆盒模具設(shè)計(jì)</b></p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)

2、 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b

3、></p><p>　　塑料是20世紀(jì)才發(fā)展起來的新材料，而我國(guó)是塑料工業(yè)技術(shù)開發(fā)最活躍、市場(chǎng)發(fā)展最快的國(guó)家。目前，世界上塑料的產(chǎn)量的體積已經(jīng)大大超過了鋼鐵產(chǎn)量的體積，成為當(dāng)前世界使用的第一大類材料。所以只有快速發(fā)展塑料加工業(yè)，才能使用各種性能優(yōu)良的高分子材料制作功能各異的塑料產(chǎn)品，來滿足人們對(duì)生活質(zhì)量的需求，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域充分地發(fā)揮作用。注塑成型作為一種重要的塑料成型加工方法，生產(chǎn)的制件特點(diǎn)具有精度高、

4、一致性高、復(fù)雜度高、生產(chǎn)率高和消耗低，有寬度的發(fā)展前景和很大的市場(chǎng)需求。與這項(xiàng)技術(shù)密切相關(guān)的注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造，在加工過程中是一項(xiàng)十分關(guān)鍵的生產(chǎn)手段。</p><p>　　本題為塑料鉛筆盒注塑模具設(shè)計(jì)，介紹了塑料鉛筆盒注塑模具設(shè)計(jì)，著重介紹了塑料鉛筆盒的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)意義。通過對(duì)工業(yè)常用材料的比較和對(duì)塑料鉛筆盒成型工藝的分析，確定了塑料鉛筆盒生產(chǎn)的材料為ABS。然后對(duì)模具材料進(jìn)行了選擇，通過對(duì)一些材料的比較確定了

5、模具材料為正火態(tài)45號(hào)鋼。通過使用CAD、Proe等制圖軟件，對(duì)分型面、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),查閱了塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選擇。最后對(duì)整體的模具裝配圖進(jìn)行繪制，對(duì)整體的模具制造過程進(jìn)行分析和學(xué)習(xí)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：塑料鉛筆盒；注塑模具；分型面；CAD</p><p><b>　　Abstract</b></p>

6、<p>　　Plastic is a new material developed in the 20th century, it is the most active development technology of plastic industry and the market's fastest-growing in China. At present, the volume of plastic produ

7、ction has greatly exceed the steel in the world, the current social used become a broad class of materials. Only development of plastia processing industry rapid , it can make all sorts of good performance of polymer mat

8、erials into different function of plastic products, works best in national e</p><p>　　The paper introduces plastic pencil-box injection mold design, the design of plastic pencil-box injection mold and the st

9、ructure and design of plastic pencil-box for industrial common sense through the comparison and plastic material molding process analysis pencil-box determines the production of material to plastic pencil-box ABS. Then t

10、he choice of mould material, through the comparison of some material determined for normalizing state die materials of 45 steel. By using CAD, Proe software, t</p><p>　　Keywords: plastic pencil-box;injection

11、 mould;parting surface;CAD</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　第二章 塑料鉛筆盒結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)意義4</p><p>　　2.1 塑料鉛筆盒的結(jié)構(gòu)4</p><p>

12、;　　2.2 塑料鉛筆三維視圖5</p><p>　　2.3 塑料鉛筆盒設(shè)計(jì)意義5</p><p>　　2.4 注塑模具的介紹5</p><p>　　2.5 塑料材料的分類與比較7</p><p>　　2.6通過分析塑料鉛筆盒成型工藝確定材的料選用8</p><p>　　2.7 塑件材料ABS的加工特性8&

13、lt;/p><p>　　2.8 材料收縮率與脫模斜度的確定9</p><p>　　第三章 塑料鉛筆盒注塑模具設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1 注塑模具的基本組成10</p><p>　　3.2注塑模具材料的選擇10</p><p>　　3.3 注塑機(jī)的確定11</p><p>　　3.

14、4澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.4.1 主流道設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.4.2 冷料井設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.4.3 分流道設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.4.4 澆口設(shè)計(jì)14</p><p>　　2.5 分型面的選擇15</p><p>　　3.6

15、 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.8 脫模機(jī)構(gòu)統(tǒng)設(shè)計(jì)19</p><p>　　第四章 成型零件的工作尺寸計(jì)算20</p><p>　　4.1 影響工作尺寸的因素20</p><p>　　4.2 凹、凸模的工作尺寸計(jì)算20</p><

16、;p>　　4.3 模具強(qiáng)度設(shè)計(jì)及模架的選擇21</p><p>　　4.4 模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)21</p><p>　　第五章 塑料鉛筆盒模具設(shè)計(jì)裝配總圖23</p><p>　　5.1 模具結(jié)構(gòu)圖23</p><p>　　5.2 模具結(jié)構(gòu)圖說明23</p><p>　　5.3 塑料鉛筆盒模具結(jié)構(gòu)三維視

17、圖24</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)25</b></p><p>　　致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　[參考文獻(xiàn)]26</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　眾所周知，一個(gè)國(guó)家

18、模具生產(chǎn)水平是一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要變現(xiàn)之一。因?yàn)楫a(chǎn)品質(zhì)量的保證很大的程度上是靠模具的制造精度的。塑料工業(yè)發(fā)展帶動(dòng)了塑料模具工業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展。隨著人們對(duì)產(chǎn)品和設(shè)備輕量化及手感和美觀的要求的提高，這就為塑料制品提供了更為廣大的市場(chǎng)。塑料制品的發(fā)展必然帶動(dòng)塑料模具業(yè)的蓬勃發(fā)展。</p><p>　　在生產(chǎn)量高速增長(zhǎng)的情況下，中國(guó)塑料模具水平也有很大的提高。國(guó)內(nèi)目前已能生產(chǎn)行腔精度達(dá)0.5 um的精密模具，單套重

19、量達(dá)60噸的大型模具，4 m/min以上擠出速度的高速模具及一模7800腔的多腔模具。</p><p>　　模具是塑料模塑成型的主要工具, 它的結(jié)構(gòu)形式是由塑料的類型、模塑方法、成型設(shè)備、塑件結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)批量等因素決定的。但是模具的一些零件還是有些相似的，模具的組件可以分為2類，一類是成型件，第二類是結(jié)構(gòu)件。如今，塑料制品在生活的普及率在不斷的增高，對(duì)于塑料模具的要求也在不斷的提高，塑料制品中的大部分都需要塑料模

20、具來制造。為了適應(yīng)塑料制品的不斷發(fā)展，塑料模具的需要量也在逐年的增加，特別是對(duì)塑料模具鋼的性能和處理工藝提出了更高的要求。</p><p>　　模具技術(shù)決定了模具企業(yè)能否發(fā)展的重要標(biāo)志，一個(gè)企業(yè)掌握了高新的模具生產(chǎn)技術(shù)的話就可在該行業(yè)有很大的競(jìng)爭(zhēng)力。目前模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)方面狀況大致可分為: 1)CAE技術(shù)及CAD/CAE/CAM一體化技術(shù)已在部分行業(yè)里啟用；2)CAD/CAM技術(shù)已在行業(yè)中的到普及；3）RP/R

21、T、高速加工、復(fù)合加工、逆向工程、虛擬網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)已在少數(shù)企業(yè)開始應(yīng)用；4）PDM/CAPP/ERP等信息化技術(shù)已在部分重點(diǎn)骨干企業(yè)中應(yīng)用。</p><p>　　近年來由于塑料及塑料成型工業(yè)的發(fā)展， 對(duì)塑料模具的質(zhì)量要求也越來越，隨著塑料加工業(yè)的不斷發(fā)展，塑料模具得到了長(zhǎng)足發(fā)展，對(duì)塑料模具也提出了大型化、高精度、多功能、復(fù)合型的發(fā)展要求高。</p><p>　　在一些專家預(yù)測(cè)中，未來塑料模具

22、的發(fā)展將高過其他模具的發(fā)展，成為模具行業(yè)的佼佼者。我國(guó)塑料模具工業(yè)將有以下幾個(gè)主要發(fā)展方向[1]：</p><p>　?。?）提高精密、大型、長(zhǎng)壽命模具、復(fù)雜的設(shè)計(jì)水平及比例。由于人們對(duì)塑料制品的要求越來越高，企業(yè)為滿足需求必須改革發(fā)展自己的技術(shù)，不斷去適應(yīng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。</p><p>　?。?）在塑料模具設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。近年來模具CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)比

23、較成熟，其硬件與軟件價(jià)格已降到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)的混合CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過程的3D分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。</p><p>　　推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量、生

24、產(chǎn)效率和節(jié)約塑料制品原料及能源采用熱流道技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這一目的。氣輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅降低生產(chǎn)成本。開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。</p><p>　　選用不同品種鋼材作塑料模具,其化學(xué)成分和力學(xué)性能各不相同,因此制

25、造工藝路線不同;同樣,不同類型塑料模具鋼采用的熱處理工藝也是不同的。本節(jié)主要介紹塑料模具的制造工藝路線和熱處理工藝的特點(diǎn)。目前,塑料產(chǎn)品的普遍應(yīng)用使得注塑模具得到了迅猛的發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)和與模具設(shè)計(jì)相關(guān)軟件產(chǎn)品的運(yùn)用,模具設(shè)計(jì)擺脫了以往傳統(tǒng)的紙質(zhì)設(shè)計(jì)和以個(gè)人經(jīng)驗(yàn)為主的判斷,轉(zhuǎn)向了現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　我國(guó)模具行業(yè)發(fā)展起步比較晚，所以在力求發(fā)展速度上走了捷徑，所以發(fā)展上存在很多問題主要存在六個(gè)方面

26、：一、發(fā)展不平衡，有些企業(yè)產(chǎn)品水平高有些低，而且總體水平普遍較低。二、工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力差。難以整合和利用社會(huì)資源為我所用，從而就難以接受比較大的項(xiàng)目。三、多數(shù)企業(yè)由于技術(shù)人員比例低，導(dǎo)致企業(yè)開發(fā)能力弱，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)差的弱點(diǎn)。另一方面是科研開發(fā)投入少，觀念落后，對(duì)開發(fā)部重視。四：企業(yè)管理的落后，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)企業(yè)面對(duì)國(guó)外企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)處于下風(fēng)，國(guó)內(nèi)外模具企業(yè)管理上的差距十分明顯，管理的差距所帶來的問題往往比技術(shù)的差異更為嚴(yán)重。五：由于市場(chǎng)的需

27、求過大，生產(chǎn)發(fā)展一時(shí)還難以跟上，供需矛盾難以解決，特別是高檔的產(chǎn)品供需關(guān)系越發(fā)緊張。六：體制個(gè)人才問題的解決尚待時(shí)日。人才的數(shù)量和素質(zhì)水平也跟不上行業(yè)的快速發(fā)展，導(dǎo)致企業(yè)想要更新技術(shù)非常困難。</p><p>　　近年來,我國(guó)塑料模具業(yè)發(fā)展相當(dāng)快，目前，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占30%左右，而在整個(gè)塑料模具市場(chǎng)以注塑模具需求量最大。隨著模具制造行業(yè)的發(fā)展，許多企業(yè)開始追求提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,縮短設(shè)計(jì)周期及制

28、造周期,降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力等目標(biāo)。新興的模具CAD技術(shù)很大程度上實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的愿望。近年來，CAD技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍和深入, 大大縮短了模具設(shè)計(jì)周期, 提高了制模質(zhì)量和復(fù)雜模具的制造能力。是計(jì)算機(jī)重要的文字、圖形圖象輸出設(shè)備，是中國(guó)計(jì)算機(jī)外部設(shè)備市場(chǎng)上最普及、最活躍，也是競(jìng)爭(zhēng)最為劇烈的計(jì)算機(jī)產(chǎn)品之一。近年，由于在SOHO（小型辦公和家庭辦公）應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大；同時(shí)，自身也在技術(shù)上的集成化、網(wǎng)絡(luò)化，以及打印

29、速度、質(zhì)量的不斷提高和發(fā)展使其擁有穩(wěn)定增長(zhǎng)且又不斷擴(kuò)大的市場(chǎng)。</p><p>　　作為重要組成部分之一—?dú)んw，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及質(zhì)量也式非常重要的。目前，主要采用注射成型的方法得到殼體，用這種方法生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)是：成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，對(duì)各種塑料的適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)效率高。殼體采用的材料主要有：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等。由于ABS綜合性能好，沖擊韌性好，機(jī)械強(qiáng)度高

30、，易于成型和機(jī)械加工等優(yōu)點(diǎn)，常采用其作為殼體材料。</p><p>　　殼體注射模CAD主要研究的是注射模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析(CAD)、模具結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)(CAE)、輔助制造(CAM)。塑料模具CAD集成技術(shù), 就是把塑料模具制造過程所涉及的各項(xiàng)單元技術(shù)集成起來, 統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和文件傳輸格式, 實(shí)現(xiàn)信息集成和數(shù)據(jù)資源共享, 從而大大縮短模具的設(shè)計(jì)制造周期, 提高制模質(zhì)量。</p><p>

31、;　　模具的CAD設(shè)計(jì)、分析, 包括根據(jù)產(chǎn)品模型進(jìn)行模具分型面的設(shè)計(jì)、確定型腔和型芯、模具結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)、塑料充填過程分析等幾個(gè)方面。利用先進(jìn)的特征造型軟件如PRO/E、UGII等很容易地確定分型面, 生成上下模腔和模芯, 再進(jìn)行流道、澆口以及冷卻水管的布置等。確定了這些設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以后, 再利用模具分析軟件(CAE), 如Plastic Advisor、CFLOW進(jìn)行塑料的成形過程分析。根據(jù)Plastic Advisor軟件和它的豐富的材

32、料、工藝數(shù)據(jù)庫, 通過輸入成形工藝參數(shù), 可動(dòng)態(tài)仿真分析塑料在注塑模腔內(nèi)的注射過程流動(dòng)情況(含多澆口注射時(shí)的塑料匯流紋分析)、分析溫度壓力變化情況、分析注塑件殘余應(yīng)力等, 根據(jù)分析情況來檢查模具結(jié)構(gòu)的合理性、流動(dòng)狀態(tài)的合理性、產(chǎn)品的質(zhì)量問題等。比如是否存在澆注系統(tǒng)不合理, 出現(xiàn)流道和澆口位置尺寸不當(dāng), 無法平衡充滿型腔; 是否存在注塑工藝不對(duì), 出現(xiàn)產(chǎn)品的翹曲變形等。模具通過CAD設(shè)計(jì)和分析, 就可以將錯(cuò)誤消除在設(shè)計(jì)階段, 提高一次試模

33、成功率。</p><p>　　模具的計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)技術(shù)主要應(yīng)用在數(shù)控銑削加工、線切割加工、電火花加工等方面。CAM技術(shù)尤其是在復(fù)雜模具的型腔、型芯及電極的銑削加工中起著更加重要的作用。</p><p>　　ＣＡＭ技術(shù)在電腦上模仿機(jī)床的加工過程, 能直觀反映加工的結(jié)果, 能直接評(píng)估加工后零件的質(zhì)量, 能檢查出加工的錯(cuò)誤。在檢查加工后零件的質(zhì)量時(shí), 可在電腦上對(duì)加工后的實(shí)體模型進(jìn)行任

34、意的剖切, 直接測(cè)量其尺寸和精度。因此, 它能把錯(cuò)誤消除在加工工藝編程設(shè)計(jì)階段, 減少加工后的修補(bǔ)和返工, 大大提高模具的制造效率和質(zhì)量。</p><p>　　綜上所述, 模具CAD集成技術(shù)就是應(yīng)用于模具制造各個(gè)環(huán)節(jié)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)信息集成的技術(shù)。研究殼體注射模CAD是順應(yīng)當(dāng)前模具制造行業(yè)發(fā)展需要的，具有重大的意義</p><p>　　本次設(shè)計(jì)就是確定塑料鉛筆盒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)

35、與之相關(guān)的模具和合理生產(chǎn)工藝與頂出機(jī)構(gòu)。</p><p>　　第二章 塑料鉛筆盒結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)意義</p><p>　　2.1 塑料鉛筆盒的結(jié)構(gòu)</p><p>　　塑料鉛筆盒的具體結(jié)構(gòu)與尺寸如圖1.1所示</p><p>　　圖2.1 塑料鉛筆盒零件尺寸圖</p><p>　　該零件的壁厚為2 mm，內(nèi)隔板的壁厚為1 m

36、m，過渡圓角R=2 mm。</p><p>　　2.2 塑料鉛筆三維視圖</p><p>　　圖2.2塑料鉛筆盒三維視圖</p><p>　　2.3 塑料鉛筆盒設(shè)計(jì)意義</p><p>　　日常生活中到處可見塑料制品。日用品（如塑料飯碗、臉盆、水桶、手機(jī)外殼等）和經(jīng)常接觸的家用電器（如電視機(jī)、收音機(jī)、電腦、洗衣機(jī)等）產(chǎn)品或是產(chǎn)品的外殼都是塑料

37、制品。本題為塑料鉛筆盒模具設(shè)計(jì)與制造，該課題主要是讓學(xué)生掌握塑料模具設(shè)計(jì)的總體思路，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考分析問題的能力，讓學(xué)生學(xué)會(huì)從整體出發(fā)，把握全局，考慮細(xì)節(jié)，做好整體的工作。雖然塑料鉛筆盒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不會(huì)給設(shè)計(jì)者帶來太大的困難，但也必需很細(xì)心，有許許多多的細(xì)節(jié)需要考慮和把握的，這對(duì)大學(xué)生來說也是個(gè)考驗(yàn)，同樣也培養(yǎng)了我們大學(xué)生將會(huì)給自己以后的工作和學(xué)習(xí)都會(huì)受益匪淺。</p><p>　　2.4 注塑模具的介紹<

38、/p><p>　　塑料注射模具是現(xiàn)在所有塑料模具中使用最廣的模具，能夠成型復(fù)雜的高精度的塑料制品。本文只是粗略介紹一下。設(shè)計(jì)塑料注射模具首先要對(duì)塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。如我們常說的ABS 塑料便是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體采用乳液、本體或懸浮聚合法生產(chǎn)，使其具有三種單體的優(yōu)越性能和可模塑性，在一定的溫度和壓力下注射到模具型腔，產(chǎn)生流動(dòng)變形，獲得型腔形狀，保壓冷卻后頂出成塑料產(chǎn)品。聚合物

39、的分子一般呈鏈狀結(jié)構(gòu)，線型分子鏈和支鏈型分子認(rèn)為是熱塑性塑料，可反復(fù)加熱冷卻加工，而經(jīng)過加熱多個(gè)分子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，連結(jié)成網(wǎng)狀的體型分子結(jié)構(gòu)的塑料通常是一此次性的，不能重復(fù)注射加工，也就是所說的熱固性塑料。 既然是鏈狀結(jié)構(gòu)，那塑料的在加工時(shí)收縮的方向也是跟聚合物的分子鏈在應(yīng)力作用下取向性及冷卻收縮有關(guān)，在流動(dòng)方向上的收縮要比其垂直方向上的收縮多。產(chǎn)品收縮也同制品的形狀、澆口、熱脹冷縮、溫度、保壓時(shí)間及內(nèi)應(yīng)力等因素有關(guān)。通常書上提

40、供的收縮率范圍較廣，在實(shí)際應(yīng)用中所考慮的是產(chǎn)品的壁厚、結(jié)構(gòu)及確定注塑時(shí)溫度壓力的大小和取向性。一般產(chǎn)品如果沒有芯子支撐，收縮相應(yīng)要大些。 塑料注塑模具基本分為靜模和動(dòng)模。在注塑機(jī)</p><p>　　2.5 塑料材料的分類與比較 </p><p>　　表2.1常用塑料材料的特性與用途[2]</p><p>　　如表2.1所示為常用的幾種塑料，塑料按其使用特

41、性分為通用塑料、工程塑料和功能塑料：</p><p>　　1、通用塑料：指一般只能作為非結(jié)構(gòu)的材料使用，產(chǎn)量大、用途廣、價(jià)格低、性能普通的一類塑料。主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料五大品種，約占塑料總產(chǎn)量的75%以上[3]。</p><p>　　2、工程塑料：指可以作為工程結(jié)構(gòu)材料，力學(xué)性能優(yōu)良，能在鉸廣溫度范圍內(nèi)承受機(jī)械應(yīng)力和較為苛刻的化學(xué)及物理環(huán)境中使用的一類塑料。主

42、要有尼龍、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS、聚苯醚、聚酯及各種增強(qiáng)塑料。工程塑料與通用塑料相比具有產(chǎn)量小，價(jià)格較高，但具有優(yōu)異的機(jī)械性能、電性能、化學(xué)性能、耐磨性、耐熱性、耐腐蝕性、自潤(rùn)滑性及尺寸穩(wěn)定性，即具有某些金屬性能，因而可代替一些金屬材料用于制造結(jié)構(gòu)零部件和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)零部件等。</p><p>　　3、功能塑料：指用于特種環(huán)境中，具有某些方面的特殊性能的塑料。主要要用于醫(yī)用塑料、光敏塑料、導(dǎo)磁塑料、高耐熱塑料及高頻

43、絕緣性塑料等。這類塑料產(chǎn)量小，價(jià)格貴，性能優(yōu)異。</p><p>　　2.6通過分析塑料鉛筆盒成型工藝確定材的料選用</p><p>　　塑料模具材料選擇是模具制造過程中的重要環(huán)節(jié)，不僅應(yīng)從使用性能和工藝性能要求來簡(jiǎn)單確定，而應(yīng)該從實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性兩方面進(jìn)行綜合考慮，既要符合使用性能和工藝性能的需求，又應(yīng)該讓模具制造的成本盡可能達(dá)到最低，這樣會(huì)使塑料制品生產(chǎn)的成本降低，實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)效益。&

44、lt;/p><p>　　塑料鉛筆盒主要是用于裝一些用品的用途，需要良好的綜合力學(xué)性能，要有良好的耐化學(xué)性，由于產(chǎn)品使用比較廣，市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品需求十分的大，這就要求生產(chǎn)廠家對(duì)該產(chǎn)品采取大規(guī)模的生產(chǎn)，這就要求材料加工容易，要有非常強(qiáng)的易加工性，同樣產(chǎn)品的外觀要求比較美觀，要求材料有外觀特性較好。材料還需要有良好抗沖擊性能還有良好的尺寸穩(wěn)定性。。</p><p>　　塑料鉛筆盒模具材料的工藝性能要求&l

45、t;/p><p>　　1、切削加工性和表面拋光性。</p><p><b>　　2、塑性加工性。</b></p><p><b>　　3、熱處理工藝性。</b></p><p>　　4、表面處理工藝性。</p><p><b>　　5、焊接性。</b><

46、;/p><p>　　通過對(duì)一些常用的塑料材料分析比較，選用ABS-丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物是最符合該產(chǎn)品對(duì)材料的要求</p><p>　　2.7 塑件材料ABS的加工特性</p><p>　　1、無定型塑料，其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成形特性也各有差異，應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。</p><p>　　2、吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3%，必須充

47、分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。</p><p>　　3、流動(dòng)性中等，溢邊料0.04 mm左右(流動(dòng)性比聚苯乙烯，AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好)。</p><p>　　4、比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對(duì)耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高）。料溫對(duì)物性影響較大、聊溫過高易分解（分解溫度為250℃左右，比聚苯乙烯易分解），對(duì)要求精度鉸高塑件，模溫宜取50

48、-60℃，要求光澤及耐熱型料宜取60-80℃。注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式塑機(jī)時(shí)料溫為180-230℃，注射壓力為100-140 Mpa，螺桿式注塑機(jī)則取160-220℃，70-100 Mpa。</p><p>　　5、模具設(shè)計(jì)時(shí)需要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進(jìn)口位置、形式，推出力過大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡（但在熱水中加熱可消失）。</p><p>　　2.8 材料收

49、縮率與脫模斜度的確定</p><p>　　為了便于使塑件順利地脫出模具的型腔和型芯，塑料件上應(yīng)具有足夠和盡可能大的脫模斜度。最好在設(shè)計(jì)零件時(shí)就考慮到斜度。當(dāng)零件的結(jié)構(gòu)上未設(shè)計(jì)斜度時(shí)，則應(yīng)查書上的表來確定脫模斜度。該塑料件成型部分的脫模斜度采用盒的外面1°，盒的里面0.5°為脫模斜度。目的是使工件盡可能的留在動(dòng)模一側(cè)。材料ABS收縮率查表2.2得0.3%-0.8%，即0.003-0.008。&l

50、t;/p><p>　　表2.2常用塑料材料收縮率[4]</p><p>　　在一般的情況下，其原則是脫模斜度為30′-1°30′。當(dāng)塑料制品的有特殊要求或精度要求較高時(shí)，應(yīng)該用較小的斜度，外表面可以小至5’， 內(nèi)表面可以小至10′-20′。高度不高的塑料制品還可以不要脫模斜度。尺寸較高、較大的塑料制品選用較小的斜度，形狀復(fù)雜、不易脫模的塑料制品應(yīng)用較大的斜度。塑料制品上有凸起、加強(qiáng)肋

51、應(yīng)有4°-5°的斜度，側(cè)壁有皮革花紋的應(yīng)有4°-6°的斜度[5]。塑料制品壁厚度大的，應(yīng)用較大的斜度。在開模的時(shí)候，為了讓塑料制品留在凸模上，內(nèi)表面的斜度比外表面的斜度小。相反，為了讓塑料制品留在凹模上，外表面的斜度比內(nèi)表面的斜度小。</p><p>　　第三章 塑料鉛筆盒注塑模具設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 注塑模具的基本組成</p>

52、;<p>　　一副注射模一般包括成型零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)以及排氣系統(tǒng)和支承零部件。塑料鉛筆盒的注射模的澆注系統(tǒng)和分型系統(tǒng)是最關(guān)鍵的部分。</p><p>　　3.2注塑模具材料的選擇</p><p>　　塑料模具的工作條件與冷沖模不同， 一般需在150～200℃下進(jìn)行工作， 除了受到一定壓力作用外還要承受溫度影響。同一種模具

53、會(huì)有多種失效形式，即使在同一個(gè)模具上也可能出現(xiàn)多種損傷。從塑料模的失效形式可知， 合理的選用塑料模具材料和熱處理是十分重要的， 因?yàn)樗鼈冎苯雨P(guān)系到模具的使用壽命。所以，塑料模具用鋼應(yīng)滿足以下要求[6]：</p><p>　　1）耐熱性能：隨著高速成型機(jī)械的出現(xiàn)， 塑料制品運(yùn)行速度加快。由于成形溫度在200～350℃，如果塑料流動(dòng)性不好， 成形速度又快， 會(huì)使模具部分成型表面溫度在極短時(shí)間內(nèi)超過400℃。為保證模具

54、在使用時(shí)的精度及變形微小，模具鋼應(yīng)有較高的耐熱性能。</p><p>　　2）足夠的耐磨性：隨著塑料制品用途的擴(kuò)大， 在塑料中往往需添加玻璃纖維之類的無饑材料以增強(qiáng)塑性， 由于添加物的加入，使塑料的流動(dòng)性大大降低，導(dǎo)致模具的磨損，故要求棋具有良好的耐磨性。</p><p>　　3）優(yōu)良的切削加工性大多數(shù)塑料成型模具， 除電火花加工外還需進(jìn)行一定的切削加工和鉗工修配。為延長(zhǎng)切削刀具的使用壽命

55、， 在切削過程中加工硬化小。為避免模具變形而影響精度， 希望加工殘余力能控制在最小限度。</p><p>　　4）良好的熱穩(wěn)定性：塑料注射模的零件形狀往往比較復(fù)雜， 淬火后難以加工， 因此應(yīng)盡量選用具有良好的熱穩(wěn)定性的材料，當(dāng)模具成型加工經(jīng)熱處理后因線膨脹系數(shù)小，熱處理變形小， 溫度差異引起的尺寸變化率小，金相組織和模具尺寸穩(wěn)定，可減少或不再進(jìn)行加工，即可保證模具尺寸精度和表面粗糙度要求。</p>

56、<p>　　5）鏡面加工性能型腔表面光滑，成型面要求拋光成鏡面，表面粗糙度低于0.4μm，以保證塑料壓制件的外觀并便于脫模。</p><p>　　6）熱處理性能在模具失效事故中， 因熱處理造成的事故一般是52.3%，以致熱處理在整個(gè)模具制造過程中占有重要的地位， 熱處理工藝的好壞對(duì)模具質(zhì)量有較大的影響。一般要求熱處理變形小，淬火溫度范圍寬，過熱敏感性小，特別是要有較大的淬硬性和淬透性等等。</p&

57、gt;<p>　　7）耐腐蝕性在成形過程中可能放出腐蝕氣受熱分解出具有腐蝕性的氣體，如HC1、HF 等腐蝕模具，有時(shí)在空氣流道口處使模具銹蝕而損壞， 故要求模具鋼有良好的耐蝕性。</p><p>　　一般塑料模具常采用正火態(tài)的45 鋼或40Cr 鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)制造。硬度要求較高的塑料模具采用CrWMn 或Crl2MoV 等鋼制造。對(duì)工作溫度較高的塑料模具，可以選擇用韌性高的熱作模具鋼。為了滿足塑料型腔對(duì)尺

58、寸精度和表面質(zhì)量的更高要求，新近又研制一系列新型模具鋼。</p><p>　　通過分析塑料鉛筆盒加工過程，選用正火態(tài)45號(hào)鋼是最經(jīng)濟(jì)合理的。</p><p>　　3.3 注塑機(jī)的確定</p><p>　　根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量查手冊(cè)選定注塑機(jī)型號(hào)為：JPH250C.</p><p>　　注塑機(jī)最大注塑量：1050 ;鎖模力：2500 kg&

59、lt;/p><p>　　注塑壓力：137MPa；最小模厚：220 mm</p><p>　　模板行程：830 mm;注塑機(jī)定位孔直徑：150 mm;</p><p>　　噴嘴球面半徑：SR15 mm；</p><p>　　注塑機(jī)拉桿的間距：560×510 cm</p><p>　　3.4澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p

60、><p>　　注塑機(jī)將熔融塑料注入模具型腔形成塑料產(chǎn)品，通常把模具與注塑機(jī)噴嘴接觸處到模具型腔之間的熟料熔體的流動(dòng)通道或在此通道內(nèi)凝結(jié)的固體塑料稱為澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)組成是由主流道、分流道、澆口、冷料井等組成。用注射成型方法加工塑料制品時(shí)，注射機(jī)噴嘴中熔融的塑料，經(jīng)過主流道、分流道，最后通過澆口進(jìn)入模具型腔，然后經(jīng)過冷卻固化，得到所需要的塑料制品。澆注系統(tǒng)的作用是使

61、塑料熔體能夠平穩(wěn)而且有順序地填充到型腔中，并在填充和凝固過程中把壓力傳遞到各個(gè)部位，以獲得組織緊、外形清晰的塑料制件。</p><p>　　3.4.1 主流道設(shè)計(jì)</p><p>　　主流道是塑料熔體進(jìn)入模具型腔時(shí)最先經(jīng)過的部位，它將注塑機(jī)噴嘴注入的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔。其形狀為圓錐形，便于熔體順利地向前流動(dòng)，開模時(shí)主流道凝料又能順利地拉出來。主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動(dòng)熟讀和

62、充模時(shí)間。由于主流道要與高溫塑料和注塑機(jī)反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開在定模板上，而是將它單獨(dú)設(shè)計(jì)成流道村套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。主流道村套通常由高碳工具鋼制造并熱處理淬硬。主流道村套又稱澆口套，結(jié)構(gòu)如圖2.1所示，現(xiàn)在有標(biāo)準(zhǔn)件可供選擇。在選購(gòu)澆口套時(shí)應(yīng)注意：</p><p>　?。?）澆口套進(jìn)料口直徑D=d+（0.5~1）mm ， 式中：d-注塑機(jī)噴嘴口直徑</p><p>　　（2）球面凹坑半徑

63、R R=r+（0.5~1）mm ，式中：r-注塑機(jī)噴嘴球頭半徑</p><p>　?。?）澆口套與定模板的配合。兩者的配合可采用H7/m6，澆口套與定位圈得配合可采用H9/f8.</p><p>　　圖3.1 主流道襯套尺寸結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.4.2 冷料井設(shè)計(jì)</p><p>　　冷料井位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道

64、末端。其作用是捕集料流前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，開模時(shí)又能將主流道的凝料拉出。冷料井的直徑宜大于主流道大端直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑。冷料穴位于主流道出口一端。對(duì)于立、臥式注射機(jī)用模具，冷料穴位于主分型面的動(dòng)模一側(cè)，對(duì)于直角式注射機(jī)用模具，冷料穴是主流道的自然延伸。因?yàn)榱?、臥式注射機(jī)用模具的主流道在定模一側(cè)，模具打開時(shí)，為了將主流道凝料能夠拉向動(dòng)模一側(cè)，并在頂出行程中將它脫出模外，動(dòng)模一側(cè)應(yīng)設(shè)有拉料桿。應(yīng)根據(jù)脫模機(jī)構(gòu)

65、的不同，正確選擇冷料穴與拉料穴桿的匹配方式。由于冷料穴與Z形拉料桿的匹配方式是最經(jīng)常采用的一種拉料形式，適用于所有熱塑性塑料，也適用于熱固性塑料注射。此種匹配方式在冷料穴的底部裝有一個(gè)頭部為Z形的圓桿，動(dòng)、定模打開時(shí)，借助頭部的Z形鉤將主流道凝料拉向動(dòng)模一側(cè)，頂出行程中又可將凝料頂出模外。Z形拉料桿安裝在頂出元件的固定板上，與頂出元件的運(yùn)動(dòng)是同步的</p><p>　　1）底部帶有推桿的冷料井</p>

66、<p>　　這類冷料井的底部由一根推桿組成，推桿裝于推桿固定板上，因此它常與推桿或推管脫模機(jī)構(gòu)連用。這類冷料井適合韌性塑料。當(dāng)被推出時(shí)，塑件和流道能自動(dòng)墜落，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。</p><p>　　2）底部帶有拉料桿的冷料井</p><p>　　這類冷料井的底部由底部由一根拉料桿構(gòu)成，拉料桿裝于型芯固定板上，因此它不隨脫模機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)僅靠塑料收縮的抱緊力拉出主流道凝料，可

67、靠性欠佳。</p><p>　　這里選擇底部帶有推桿的冷料井，如圖3.2結(jié)構(gòu)。</p><p>　　圖3.2冷料井的的結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.4.3 分流道設(shè)計(jì)</p><p>　　1）分流道截面形狀的選擇</p><p>　　分流道截面形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U型等，圓形和方形截面流道的比表面積最小

68、（流道表面積與體積的比值稱為比表面積），塑料熔體的溫度下降少，阻力亦小，流道的效率最高。但加工較困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實(shí)際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U型。分析塑料鉛筆盒成型工藝，選用半圓形的流道截面[7]。如圖2.3所示。</p><p>　　圖3.3分流道截面圖</p><p><b>　　2）分流道的尺寸</b></p>&

69、lt;p>　　分流道尺寸由塑料品種、塑件的大小及流道長(zhǎng)度確定。對(duì)于重量200g以下，壁厚在3mm以下的塑件可用下面公式計(jì)算分流道的直徑[8]。</p><p>　　式中：D-分流道的直徑，mm；</p><p>　　W-塑件的質(zhì)量，g；</p><p>　　L-分流道的長(zhǎng)度，mm。</p><p>　　計(jì)算：D=3.5mm</p&

70、gt;<p>　　此式計(jì)算的分流道直徑限于3.2~9.5 mm。對(duì)于HPVC和PMMA，應(yīng)將計(jì)算結(jié)果增加25%。</p><p>　　分流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)[9]：</p><p>　　1）在保證足夠的塑料壓力使塑料熔體順利充滿型腔的前提下，分流道截面積與長(zhǎng)度盡量取小值，分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過渡。</p><p>　　2）分流道較長(zhǎng)時(shí)，在分流道的末端應(yīng)開設(shè)冷料

71、井。</p><p>　　3) 分流道的位置可單獨(dú)開設(shè)在定模板上或動(dòng)模板上，也可以同時(shí)開設(shè)在動(dòng)定模板上，合模后形成分流道截面形狀。</p><p>　　4)分流道與澆口連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過渡。</p><p>　　3.4.4 澆口設(shè)計(jì)</p><p>　　澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道（除直接澆口外），它是澆注

72、系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。其主要作用是[10]：</p><p>　?。?）型腔充滿后，熔體在澆口出首先凝結(jié)，防止其倒流。</p><p>　?。?）易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。澆口截面積約為分流截面積的0.03~0.09.澆口長(zhǎng)約為0.5~2mm，澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限值，然后在試模時(shí)，逐步糾正。</p><p>　　當(dāng)塑料熔體通過澆口時(shí)，剪切速率增高，同

73、時(shí)熔體的內(nèi)摩擦加劇，使料流的溫度升高，粘度降低，提高流動(dòng)性能，有利于充型。但澆口尺寸過小會(huì)使壓力損失增大，凝料加快，甚至形成噴射現(xiàn)象，影響塑件質(zhì)量。</p><p>　　澆口的形式有以下幾種[9]：</p><p>　　1） 直澆口又稱中心澆口，這種澆口的流動(dòng)阻力小，進(jìn)料速速快，在單型腔模具中常用來成型大而深的塑件。它對(duì)各種塑料都適用，特別是粘度高、流動(dòng)性差的塑料。 用直澆口成型淺而平的塑

74、件時(shí)會(huì)產(chǎn)生彎曲和翹曲現(xiàn)象，同時(shí)去除澆口不便，有明顯的澆口痕跡，有時(shí)因澆口部位熱量集中，型腔封口遲，內(nèi)應(yīng)力大二成為裂紋的根源，澆口應(yīng)盡可能小些。</p><p>　　2）側(cè)澆口又稱邊緣澆口，其斷面為矩形，一般開在分型面上，從塑件側(cè)面進(jìn)料，可按需要合理選擇澆口位置，尤其適用于一模多腔。對(duì)于不同形狀的塑件，根據(jù)成型的需要，側(cè)澆口可設(shè)計(jì)成多種變異形式。</p><p>　　3)點(diǎn)澆口又稱針點(diǎn)式澆口

75、，是一種尺寸很小的澆口，塑件熔體通過它有很高的剪切速率。它廣泛地用于各類殼形塑件。開模時(shí)，澆口可自行拉斷。澆口與塑件連接處，為防止點(diǎn)澆口拉斷時(shí)損壞塑件，可設(shè)計(jì)成具有小凸臺(tái)的形式，點(diǎn)澆口截面積小，冷凝快，不利于補(bǔ)縮，對(duì)壁厚較厚的塑件不宜使用。</p><p>　　澆口的選擇：根據(jù)比較以上澆口形式各個(gè)特點(diǎn)，分析塑料鉛筆盒成型工藝，選用側(cè)澆口形式。</p><p>　　澆口是連接分流道與型腔之間

76、的一段細(xì)短流道。澆口分為直澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、忽而式澆口等。根據(jù)材料的性能選擇側(cè)澆口。一般寬取B=1.5-5 mm h=0.5-2 mm L=0.7-2 mm，結(jié)構(gòu)如圖3.4。</p><p>　　圖3.4 側(cè)澆口結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　澆口位置的選擇：澆口位置對(duì)塑件質(zhì)量有直接影響，位置不當(dāng)會(huì)使塑件產(chǎn)生變形、熔接痕、凹陷、裂紋等缺陷。</p><p&g

77、t;　　1）澆口的位置應(yīng)使填充型腔的流程最短這樣的結(jié)構(gòu)使壓力損失最小，易保證料流充滿整個(gè)型腔。對(duì)大型塑件，要進(jìn)行流動(dòng)比的校核。流動(dòng)比的允許值隨塑料熔體的性質(zhì)、溫度、注塑壓力等的不同而變化。</p><p>　　2）澆口設(shè)置應(yīng)有利于排氣和補(bǔ)縮在進(jìn)料時(shí)頂部形成封閉氣囊，在塑件頂部常留下明顯的熔接痕，采用點(diǎn)澆口，有利于排氣，整體質(zhì)量較好。</p><p>　　3）澆口位置的選擇要避免塑件變形平板

78、形塑件，只用一個(gè)中心澆口，塑件會(huì)因內(nèi)應(yīng)力集中而翹曲變形，采用多個(gè)點(diǎn)澆口，就可克服翹曲變形的缺陷。</p><p>　　4）澆口位置的設(shè)置應(yīng)減少或避免產(chǎn)生溶解痕熔接痕是充型時(shí)前端較冷的料流在型腔中的對(duì)接部位，它的存在會(huì)降低塑件的強(qiáng)度，所以設(shè)置澆口時(shí)應(yīng)考慮料流的方向。流程不長(zhǎng)時(shí)應(yīng)盡量采用一個(gè)澆口，可以減少熔接痕的數(shù)量。對(duì)大多數(shù)框形塑件。</p><p>　　5）澆口的位置應(yīng)避免側(cè)面沖擊細(xì)長(zhǎng)型芯

79、或鑲件</p><p>　　2.5 分型面的選擇</p><p>　　塑料在模具型腔凝固形成塑件，為了將塑件取出來，必須將模具型腔打開，也就是必須將模具分成兩部分，即定模和動(dòng)模兩大部分。定模和動(dòng)模相接觸的面稱為分型面。分型面的形狀有平面、斜面、階梯面、曲面等。</p><p>　　分型面的選著好壞對(duì)塑件質(zhì)量、操作難易、模具結(jié)構(gòu)及制造都有很大的影響。通常遵循以下原則[

80、11]：</p><p>　　1）分型面的選著有利于脫模：第一、分型面應(yīng)選取在塑件尺寸最大處。第二、分型面應(yīng)使塑件留在動(dòng)模部分。第三、拔模斜度小或塑件較高時(shí)，為了便于脫模，可將分型面選在塑件的中間，但此時(shí)塑件外形有分型的痕跡。</p><p>　　2）分型面的選擇應(yīng)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求選擇合理的分型面方案使確保塑件的外觀和精度要求。</p><p>　

81、　3）分型面的選擇應(yīng)有利于成型零件的加工制造</p><p>　　4）分型面的選著應(yīng)有利于側(cè)向抽芯。</p><p>　　滿足以上的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)選擇如下圖3.5。</p><p><b>　　圖3.5分型面</b></p><p>　　3.6 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　塑料熔體在填充模具

82、的型腔過程中同時(shí)要排出型腔及流道原有的空氣，除此以外，塑料熔體會(huì)產(chǎn)生微量的分解氣體。這些氣體必須及時(shí)排出否則，被壓縮的氣體產(chǎn)生高溫，會(huì)引起塑件局部碳化燒焦，或使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑料件熔接不良引起強(qiáng)度下降，甚至沖模不滿等[13]。</p><p>　　在模具工作過程中，注射模內(nèi)會(huì)產(chǎn)生氣體，當(dāng)模具在排氣不良的情況下，這些氣體由于經(jīng)受著很大的壓縮作用而產(chǎn)生反壓力，會(huì)阻止熔料的正?？焖俪淠?，由于氣體被壓縮會(huì)產(chǎn)生一部分熱

83、量，會(huì)使塑件燒焦，并且會(huì)滲入塑料內(nèi)部，使熔接不牢、充填不滿、表面輪廓不清、氣孔、組織疏松等缺陷，故而必須對(duì)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行排氣。排氣槽大小和位置的選擇主要是靠經(jīng)驗(yàn)，通常設(shè)在比較明顯位置，在試模后可以進(jìn)行修改或增加。排氣槽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn)內(nèi)容：1.排氣槽不應(yīng)有死角，防止積存冷料；2.排氣槽排氣方向不應(yīng)朝向操作面，防止注射時(shí)漏料燙傷人；3.排氣要保證迅速、完全，排氣速度要與充模速度相適應(yīng)；4.排氣槽應(yīng)盡量設(shè)在分型面上，但排氣槽溢料

84、產(chǎn)生的毛邊應(yīng)補(bǔ)妨礙塑件脫模；5.排氣槽盡量設(shè)在塑件較厚的成型部位；6.為了模具制造和清模方便，排氣槽應(yīng)盡量設(shè)在凹模的一面；7.排氣槽應(yīng)盡量設(shè)在料流的重點(diǎn)。綜合考慮各因素，查詢，取排氣槽寬度3mm，厚度取0.02mm[14]。</p><p>　　一般排氣方法有下列幾種：</p><p>　　1）排氣槽排氣：對(duì)大中型塑件的模具，通常在分型面上的凹模一邊開設(shè)排氣槽，排氣槽的位置處于熔體流動(dòng)末端

85、為好。排氣槽寬度b=3~5 mm，深度h=0.05 mm，長(zhǎng)度l=0.7~1.0 mm，此后可加深到0.8~1.5 mm。常用的排氣槽深度尺寸如下表4.1[15]。</p><p>　　表3.1常用塑料排氣槽深度 mm</p><p>　　2）分型面排氣：對(duì)于小型模具可利用分型面間隙排氣，但分型面須位于熔體流動(dòng)末端；</p><p>　　3）利用型芯、頂桿、鑲拼件等

86、的間隙排氣；</p><p>　　由于塑料鉛筆盒模具設(shè)計(jì)屬于小型模具，可以利用分型面排氣的方法。</p><p>　　3.7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　一般來講注射模具內(nèi)的塑料溫度為200℃左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時(shí)的溫度在60℃以下。熱塑性塑料在注射成型后，必需對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快傳給模具，以便使塑件冷卻定型并迅速脫模，從而

87、提高塑件的定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對(duì)熔融粘度較低，流動(dòng)性較好的塑料（如聚乙烯、尼龍、苯乙烯等）來說，諾塑件是薄壁小型的，則可以自然冷卻；諾塑件是壁厚而大型的，則需要對(duì)模具進(jìn)行人工冷卻，以便于塑件盡快在模腔內(nèi)冷凝定型，縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率。</p><p>　　冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣，常用的是冷卻水，這是因?yàn)樗谋葻崛荽?，成本低，且低于室溫的氺容易獲得。用冷水卻即在模具型腔周圍或型腔內(nèi)開設(shè)冷卻水道，利用循環(huán)水

88、將熱量帶走，從而將模具的溫度維持在一定范圍內(nèi)。</p><p>　　對(duì)于大多數(shù)熱塑性塑料，模具上不需要設(shè)置加熱裝置。為了縮短成型周期，需要對(duì)模具進(jìn)行冷卻，常用水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。即在注塑完成后通過循環(huán)冷水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔內(nèi)，以便迅速使模具冷卻。</p><p><b>　　冷卻水孔的設(shè)計(jì)原則</b></p><p>　?。?）冷

89、卻水孔數(shù)量應(yīng)盡可能的多，孔徑盡可能的大。冷卻水孔中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻水直徑的1~2倍（通常12mm~15mm），冷卻水道之間中心距約為水孔直徑的3~5倍。水道直徑一般在8mm以上[16]。</p><p>　?。?）冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等。當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，冷卻水孔與型腔表面的距離盡可能處處相等，當(dāng)塑件壁厚不均勻時(shí)，應(yīng)在壁厚處強(qiáng)化冷卻。</p><p>　?。?）澆口

90、處要加強(qiáng)冷卻</p><p>　　（4）冷卻水孔道不應(yīng)穿過鑲塊或其接縫部位，以防止漏水</p><p>　　（5）冷卻水孔應(yīng)避免設(shè)在塑件的熔接處。</p><p>　?。?）進(jìn)出口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)，通常應(yīng)設(shè)在注塑機(jī)的背面。</p><p>　　設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)要考慮一下幾點(diǎn)：</p><p>　　1）

91、盡量保證塑件收縮均勻，維持模具熱平衡；</p><p>　　2）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，水道分布越均勻。對(duì)塑件冷卻越均勻；</p><p>　　3）水孔矩形腔表面各處的距離應(yīng)相等；</p><p>　　4）澆口處應(yīng)加強(qiáng)冷卻；</p><p>　　5）降低入水與出水的溫度；</p><p>　　6）要結(jié)合塑料的特性

92、和制件的結(jié)構(gòu)，合理考慮冷卻水道的排列形式;</p><p>　　7）冷卻水道要遠(yuǎn)離塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢，影響強(qiáng)度；</p><p>　　8)保證冷卻通道不泄露</p><p>　　9）防止冷卻水道與其他部位發(fā)生干涉；</p><p>　　10）冷卻通道的進(jìn)出口要低于模具的外表平面</p><p>　　11）冷

93、卻水道的位置要便于加工和清理</p><p>　　澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口的形式，采用如下圖的冷卻水道。</p><p>　　圖3.6冷卻水道結(jié)構(gòu)形式圖</p><p>　　3.8 脫模機(jī)構(gòu)統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　選擇頂桿脫模機(jī)構(gòu)，如下圖2.7</p><p>　　圖3.7頂桿脫模機(jī)構(gòu)</p><p&

94、gt;　　第四章 成型零件的工作尺寸計(jì)算</p><p>　　成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件尺寸。凹凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。</p><p>　　4.1 影響工作尺寸的因素</p><p>　　1）塑件的收縮率的影響，由于塑料熱脹冷縮的原因，成型冷卻后的塑件尺寸小于模具型腔的尺寸小于模具型腔的尺寸。</p><p&g

95、t;　　2）凹凸模工作尺寸的制造公差。它直接影響塑件的尺寸公差。通常凹凸模的制造公差取塑件公差的1/3~1/6，表面粗糙度取Ra值為0.8~0.4um。</p><p>　　3）凹凸模使用過程中的磨損量及其他因素的影響生產(chǎn)過程中的磨損以及修復(fù)會(huì)使得凸模尺寸變小，凹模的尺寸變大。</p><p>　　因此，成型大型塑件時(shí)，收縮率對(duì)塑件的尺寸影響較大;而成型小型塑件時(shí)，制造公差與磨損量對(duì)塑件的

96、尺寸影響較大。常用塑件的收縮率通常在百分之幾到千分之幾之間。</p><p>　　4.2 凹、凸模的工作尺寸計(jì)算</p><p>　　通常，凹、凸模的工作尺寸根據(jù)塑料的收縮率，凹、凸模零件的制造公差以及磨損量3個(gè)因素來確定。</p><p>　　1）凹模的工作尺寸計(jì)算</p><p>　　凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在

97、使用過程中凹模的磨損會(huì)使包容尺寸逐漸的增大。所以，為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。具體計(jì)算公式[17]：</p><p>　　凹模的徑向尺寸計(jì)算公式：</p><p>　　式中：——塑件外形公稱尺寸；</p><p>　　k——塑料的平均收縮率</p><p><b

98、>　　——塑件的尺寸公差</b></p><p>　　——模具制造公差，取塑件相應(yīng)尺寸公差的1/3~1/6</p><p>　　凹模的深度尺寸計(jì)算公式：</p><p>　　式中：——塑件高度方向的公稱尺寸。</p><p>　　2）凸模的工作尺寸計(jì)算</p><p>　　凸模的成型塑件內(nèi)型塑件內(nèi)形的

99、，其工作尺寸屬被包括尺寸，在使用過程中凸模的磨損會(huì)使被包容尺寸逐漸的減小。所以，為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，被包容尺寸盡量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。具體計(jì)算公式如下：</p><p>　　凸模的徑向尺寸計(jì)算公式：</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　式中：——塑件內(nèi)形徑向公稱尺寸。

100、</p><p>　　凸模的高度尺寸計(jì)算公式：</p><p>　　式中：——塑件深度方向的公稱尺寸。</p><p>　　4.3 模具強(qiáng)度設(shè)計(jì)及模架的選擇</p><p>　　注射模具的工作狀態(tài)是長(zhǎng)時(shí)間的承受交變負(fù)荷，同時(shí)也伴有冷熱的交替?，F(xiàn)代的注射模使用壽命至少幾十萬次，多至幾百萬次，因此，模具必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度。工作狀態(tài)下所發(fā)生的

101、彈性變形，對(duì)塑件的質(zhì)量有很大的影響，尤其是對(duì)于尺寸精度高的塑件。模具的剛度是很重要的。凹模腔的強(qiáng)度：由于注射壓力的作用，凹模型腔有向外脹出的形變產(chǎn)生。當(dāng)形變量大于塑件在壁厚方向的成形收縮量時(shí)，會(huì)造成脫模困難。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)不能開模。另外，也由于成型過程中各種工藝因素的影響，型腔內(nèi)的實(shí)際受力情況往往非常復(fù)雜，不可能為一種簡(jiǎn)單的模式。因此，在強(qiáng)度計(jì)算上采取比較寬容的做法，原則是：寧可有余而不可不足。換言之，即是安全系數(shù)較大[18]。</p

102、><p>　　在注射模具的便準(zhǔn)件中，凹模的外形為矩形，所以當(dāng)凹模型腔為圓形時(shí)，一般也采用矩形模板。因此，凹模強(qiáng)度的計(jì)算也以矩形為主。</p><p>　　分析塑料鉛筆盒為小型零件，所以選用中小型模具。中小型凹模具是指模板的長(zhǎng)度和寬度在500mm一下的模具（這盡是從模具的力學(xué)角度來劃分，而不是以塑件質(zhì)量來劃分的）。這類模具的強(qiáng)度，只要模板的型腔長(zhǎng)寬尺寸不大于其長(zhǎng)度和寬度的60%，深度不超過其長(zhǎng)度

103、的10%時(shí)，可以不必通過計(jì)算。已知塑料鉛筆盒內(nèi)尺寸為長(zhǎng)×寬×高=167×74×13 mm，所以可以做成300 mm×150 mm×50 mm的凹模型腔。模架選擇500×415的S5050-DCI-80-100-100型號(hào)的模架。</p><p>　　4.4 模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)</p><p>　　結(jié)構(gòu)零件是指用于安裝、定

104、位、導(dǎo)向以及成型時(shí)完成各種動(dòng)作的零件。分析塑料鉛筆盒成型工藝，選用帶頭導(dǎo)柱。</p><p>　?。?）導(dǎo)柱可設(shè)計(jì)成各種形式。有帶頭導(dǎo)柱的規(guī)格和有肩導(dǎo)柱的規(guī)格兩種形式。根據(jù)分析塑料鉛筆盒的加工工藝確定選用帶頭導(dǎo)柱的規(guī)格。導(dǎo)柱的材料為T8A淬硬到50~55HRC，或采用20鋼滲碳0.5~0.8mm厚淬硬到56~60HRC。選用T8A材料做導(dǎo)柱材料。查塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表5-2帶頭導(dǎo)柱（GB/T4169.4-1984）

105、確定導(dǎo)柱尺寸。d=12 導(dǎo)柱零件尺寸圖4.1如下：</p><p>　　圖4.1導(dǎo)柱零件尺寸圖</p><p>　?。?） 定位圈是使進(jìn)料口套和注塑機(jī)噴嘴孔對(duì)準(zhǔn)定位所用。定位圈與進(jìn)料口套的固定形式有很多種。定位圈直徑D為與注射機(jī)定位孔配合直徑，應(yīng)按選用注射機(jī)的定位孔直徑確定。直徑D一般比注射機(jī)定位孔直徑小于0.1~0.3mm，以便于裝模，定位圈一般采用45鋼或Q275鋼

106、。定位圈全用內(nèi)六角螺釘固定在模板上時(shí)，一般用兩個(gè)以上的M6~M8的內(nèi)六角螺釘。</p><p>　　查手冊(cè)表5-6定位圈和進(jìn)料口套固定形式，選著進(jìn)料口套固定在模板內(nèi)，定位圈壓住澆口套的形式，如圖3.2：</p><p>　　圖4.2定位圈壓住澆口套的形式</p><p>　　第五章 塑料鉛筆盒模具設(shè)計(jì)裝配總圖</p><p><b>

107、;　　5.1 模具結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　圖5.1塑料鉛筆盒模具結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　5.2 模具結(jié)構(gòu)圖說明</p><p>　　該模具為斜滑塊成型內(nèi)外側(cè)凹結(jié)構(gòu)，主要特點(diǎn)是點(diǎn)澆口開設(shè)在折業(yè)近處，有利于注塑成型；型芯5、12分別冷卻，有利于控制模具溫度；由于塑件成型面積較大，利于四根推板導(dǎo)柱其支撐作用。注塑成型后，首先在A面分型，將主流道

108、從主流道村套中拉出，螺帽3對(duì)定模板8限位后，模具在B面分型。推出時(shí)又推桿11、12分別推出塑料制品，完成對(duì)塑料制品的注塑。</p><p>　　5.3 塑料鉛筆盒模具結(jié)構(gòu)三維視圖</p><p>　　圖5.2塑料鉛筆盒模具開模上視圖</p><p>　　圖5.3塑料鉛筆盒模具開模下視圖</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)</

109、b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容為塑料鉛筆盒注射模具設(shè)計(jì)，通過對(duì)塑料鉛筆盒的設(shè)計(jì)，基本掌握了對(duì)塑料模設(shè)計(jì)的方法及步驟，對(duì)塑料模有了更進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)，但還是存在一些問題，分型面的選取不夠熟練，希望在以后的工作學(xué)習(xí)中能夠提高這方面的能力。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要對(duì)塑料鉛筆盒結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)意義，塑料鉛筆盒工藝性分析，模具材料的選取，注射模的設(shè)計(jì)涉及到得內(nèi)容做了比較詳細(xì)的介

110、紹，以及對(duì)設(shè)計(jì)完成后的模具進(jìn)行了工作過程分析。設(shè)計(jì)的過程中，首先是選取了制造塑料鉛筆盒的材料選取，選取了ABS材料作為生產(chǎn)材料，然后對(duì)塑料鉛筆盒進(jìn)行了工藝性分析，確定分型面，由于壓力蓋體積小，采用了一模二腔串聯(lián)的型腔排布方式，然后對(duì)模具的材料選取進(jìn)行了比較詳盡的分析，然后選取了0Cr16Ni4Cu3Nb（PCR）鋼作為模具的材料，以及對(duì)該材料的熱處理方式進(jìn)行了介紹，基本工作完成后，開始對(duì)注射模進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向機(jī)