笔盖的模具设计

摘要 介绍了笔类在日常生活中的应用,重点介绍了笔盖的模具设计过程

    The summary    introduced pen in the application in the daily life, the point introduced the molding tool of a cover  design process

关键词  日常用品  模具设计  实用性  模具cad

1、引言

    日用品，有时采用精度和强度不太高的塑料传动，由于塑料具有可塑性强，密度小、比强度高、结缘性、化学稳定性高、外观多样的特点，因而受到越来越多的厂家及人民的喜爱。塑料工业是新兴的工业，是随着石油工业的发展而应而生的，目前塑料制件几乎已经进入一切工业部门以及人民日常生活的各个领域。随着机械工业电子工业，航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就要求成型塑件的模具的开发，设计制造的水平也须越来越高。本文也就对日用品中的笔盖模具设计过程进行阐述。

Daily necessity, sometimes adopt the not that high plastics of accuracy and strengths to spread to move, because the plastics has the plasticity strong, the density is small, higher than strength, the knot good luck, the chemistry stability is high, diverse characteristics of external appearance, as a result be subjected to more and more factories house and the people's fancies.The plastics industry is a newly arisen industry, is along with the development of the petroleum industry but should but living of, the plastics system piece almost have already entered each realm of the whole industry sections and people's daily lifes currently.Along with the machine industry  electronics industry, aviation industry, the instrument appearance industry and usually the development of the thing industry, the plastics models the demand of make the piece more and more, the quantity request is also more and more high, this will beg model the piece of the development of the molding tool, the level of the design manufacturing also the beard is more and more high.This text also design the process to carry on elaborate to a cover molding tool.

2、塑件工艺分析                            

    如图所示塑料制件材料为丙烯腈—丁二烯-----苯乙烯共聚物（ABS），查表得收缩率为：0.3%-0.8%,取值0.4%；大批量生产

    材料分析：ABS无毒无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽，具有良好的机械强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电器性能，密度为1.02～1.5/cm3

    ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于加工，经过配色可配成任何颜色。

    成型特点：ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加压前应进行干燥处理，ABS易产节痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力，在正常的成型条件下壁厚，熔料温度对收缩率影响极小，在要求塑件精度高时，模具温度可控制在50～60°c,而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60～80°c。       

 1）该塑件尺寸较小，一般精度等级4，为降低成本，采用一模多腔，并不对制品进行后加工。

 2）根据塑件的生产效率及为提高成型效率采用侧浇口。

 3)为了方便加工和热处理,型腔与型芯采用拼镶结构.

确定型腔;

    尺寸精度等级要求一般, 采用一模12腔。

    按照图1 塑料件图示尺寸（圆角等部位简化）近似计算：

    塑件体积        Vs≈1.37cm3

    查表《塑料模设计手册之二》表1.4塑料ABS的密度为1.02～1.05g/cm3

    单件塑件重量     Ms=Vs×ρ=0.194×1.05≈1.78g

3、成型零部件的设计

    查表《塑料模设计手册之二》表1.4塑料ABS收缩率0.3%-0.8%,取值0.4%。     

3.1 型腔、型芯工作尺寸计算

    型腔径向尺寸      Lm+0δz =[(1+S)LS-x△] +0δz

    型腔深度尺寸      Hm+0δz =[(1+S)Hm-x△] +0δz

    型芯径向尺寸      lm-0δz=[(1+S)lS-x△] -0δz

    型芯高度尺寸      hm-0δz =[(1+S) hS+x△] -0δz

    式中  LS——— 塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm） ；

    lS ——— 塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm） ；

    HS——— 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm） ；

    hS ——— 塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸（mm） ；

    CS——— 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm） ；

    X ——— 修正系数，取0.5~0.75；

    △——— 塑件公差（mm） ；

    δZ ——— 模具制造公差，取（1/3~1/4）△ 。

3.1.1 型腔尺寸计算

    尺寸   公差值/mm          计算

    14       0.38     Lm+0δz =[(1+0.65%)X14-0.75X0.38]0+0.127=13.8060+0.127

    3.5       0.26     Lm+0δz =[(1+0.65%)X3.5-0.75X0.26]0+0.087=3.32770+0.087

    51       0.12      Hm+0δz =[(1+0.65%)X51-2/3X0.12] 0+0.040=51.24150+0.040

3.1.2   型芯尺寸计算

    尺寸   公差值/mm           计算  

    8.5      0.26        lm-0δz =[(1+0.65%)X8.5+0.75X0.26]0-0.087=8.750-0.087

    40     0.16        Hm-0δz =[(1+0.65%)X40+0.75X0.16]0-0.053=40.380-0.053

3.2 成型零部件的强度与刚度计算

(1)刚度校核

δmax==化简得出  s≥1.15

    式中 E—型腔材料弹性模量；

    J—梁的惯性矩

    S—侧壁厚度

    P—型腔内单位面积熔体压力

根据查表结果得出E=2.06×10Mpa   [δ]=0.05mm P取30Mpa,代入计算得出结果19≥1.15，成立故能满足其刚度要求。

(2)强度校核

s≥r(

式中 [—型腔材料许用拉应力为150Mpa   代入计算得出19≥r(成立故能满足其强度要求，确定最小壁厚之后,结合模具抽芯原则,初步确定选用A3型模架，模架周边尺寸为250×160.

4、浇注系统的设计

1)分型面的选择  根据分型面的设计原则，

1分型面应该选在塑件的最大轮廓处

2分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模

3分型面的选择应保证塑件的精度要求

4分型面的选择应满足塑件的外观质量要求

5分型面的选择要便于模具的加工制造

6分型面的选择应有利于排气

    综合上面几点故分型面如下图

2）确定浇口形式及位置 为了提高成型效率，采用潜伏式侧浇口。

    浇口位置可以根据经验公式计算

n=0.8

W=n√A/30≈1mm

          t=0.8δ=0.8×1.3=1mm

          W---侧向浇口之宽（mm）

          A---型腔一侧表面积（等于v/t）(mm2)

          T和δ为塑件在浇口位置处的 壁厚.

3)设计主流道及分流道形状和尺寸

    主流道的设计  主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触出开始到分流道为止的塑料体的流动通道，根据模具设定为一模8腔，可以估计一次成型所需的塑料，因此可确定型号为注射机XS-Z-30，结合厂里实际应用情况，及模架的选择及刚度与强度要求浇口套设计如下：主流道设计成圆锥型,其锥角为2o～6o，内壁粗糙度Ra取1.6μm。分流道截面设计成圆形截面加工容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式。圆形截面分流道的直径可根据塑件的流动性良好，所以造圆形截面。根据经验分流道的直径d可取4～6mm。

    分流道的设计  在设计多型腔或者多浇口的单型腔的浇注系统时应设置分流道，考虑到U形截面加工较容易，而且热量损失与压力损失均不大，故为所选，根据经验值分流道宽度为3.2-9.5才是合理的，故分道流道宽度b=4mm，半径R=b/2=2,深度h=1.25×2=2.5,为了能够使塑料流动平衡均匀，使排列紧凑流程尽量短，使胀模力的中心与注射机锁模力中心一致。

（4）排气系统的设计

    利用配合间隙排气，这是最常见的，也是最经济的，更是具有使用性的。利用滑块和导滑槽配合间隙便可以排气，所以这里无须开排气槽。

(5) 拉料杆的设计

    拉料杆的作用是注射结束模具分型时，将主流凝料从定模浇口套中拉出，最后推出机构开

始工作，将塑件和浇注系统冷料一起推出模外。该塑件表面光滑无刮痕等缺陷，如果采用自动脱落，塑件脱落表面相互碰撞将造成表面刮痕等缺陷，因此该模具采用Z字形拉料杆，如图所示。工作时依靠Z字形钩将主流道凝料拉出浇口套。