畢業(yè)設計(論文)奶粉匙塑料模具設計

1、第1章 緒論塑料工業(yè)作為現(xiàn)代四大工業(yè)基礎之一，越來越廣泛地在各行各業(yè)應用。其中注塑成型在塑料的各種成型工藝中所占的比例也越來越大。隨著社會的經(jīng)濟技術不斷向前發(fā)展，對注塑成型的制品質(zhì)量和精度要求都有不同程度的提高。塑料制品的造型和精度直接與模具設計和制造有關系，對注塑制品的要求就是對模具的要求。有人說，模具是現(xiàn)代工業(yè)之母。新的已經(jīng)到來，世界各國對模具生產(chǎn)技術非常重視，出現(xiàn)許多新工藝、新技術。從而促進注塑工藝的不斷提高和發(fā)展。11 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，在一定溫度和壓力下具有可塑性，可利用模具成型為一定幾何形狀和尺寸的塑料制件。塑料制件在工業(yè)中的應用日趨普遍

2、，成為各個部門不可缺少的一種化學材料。塑料工業(yè)是一門新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)發(fā)展應運而生的，塑料作為一種新的工程材料，由于其不斷被開發(fā)與應用，加之成型工藝不斷成熟與完善，極大地促進了塑料成型模具的開發(fā)與制造。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，模具是大批量生產(chǎn)各種產(chǎn)品和日用生活品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原料成型。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、

3、上百倍。模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。塑料制品已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和日常生活等方面獲得廣泛應用。為了生產(chǎn)這些塑料制品必須設計相應的塑料模具。在塑料材料、制品設計及加工工藝確定以后，塑料模具設計對制品質(zhì)量與產(chǎn)量，就決定性的影響。首先，模腔形狀、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、進澆與排氣位置選擇、脫模方式以及定型方法的確定等，均對制品（或型材）尺寸精度形狀精度以及塑件的物理性能、內(nèi)應力大小、表觀質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量等，起著十分重要的影響。其次，在塑件加工過程中，塑料模結(jié)構(gòu)的合理性，對操作的難易程度，具有重要的影響

4、。再次，塑料模對塑件成本也有相當大的影響，除簡易模外，一般來說制模費用是十分昂貴的，大型塑料模更是如此。12 塑料模具設計的發(fā)展塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一。自從聚氯乙烯塑料問世以來，隨著高分子化學技術的發(fā)展以及高分子合成技術、材料改進技術的進步、愈來愈多的具有優(yōu)異性能的高分子材料不斷涌現(xiàn)，從而促進塑料工業(yè)的發(fā)展。模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工藝裝備或工具，它屬于型腔模的范疇。通常情況下，塑件質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，其模具的因素占80%。然而模具的質(zhì)量的好壞又直接與模具的設計與制造有很大關系。隨著國民經(jīng)濟領域的各個部門對塑件的品種和產(chǎn)量需求越來越大、產(chǎn)

5、品更新?lián)Q代周期越來越短、用戶對塑件的質(zhì)量要求也越高，因而模具制造與設計的周期和質(zhì)量要求也相應提高，同時也正是這樣促進了塑料模具設計于制造技術不斷向前發(fā)展。就目前的形式看，可以說，模具技術，特別是設計與制造大型、精密、長壽命的模具技術，便成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志。按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般將模具分為塑料模具，金屬沖壓模具，金屬壓鑄模具，橡膠模具，玻璃模具等。因人們?nèi)粘Ｉ钏玫闹破泛透鞣N機械零件，在成型中多數(shù)是通過模具來制成品，就中國就有比較遠大的市場，所以模具制造業(yè)已成為一個大行業(yè)。 在高分子材料加工領域中,用于塑料制品成形的模具,稱為塑料成形模具,簡稱塑料模。

6、塑料模具的設計是模具制造中的關鍵工作。通過合理設計制造出來的模具不僅能順利地成型高質(zhì)量的塑件，還能簡化模具的加工過程和實施塑件的高效率生產(chǎn)，從而達到降低生產(chǎn)成本和提高附加價值的目的，塑料模的優(yōu)化設計,是當代高分子材料加工領域中的重大課題。塑料制品已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和日常生活等方面獲得廣泛應用。為了生產(chǎn)這些塑料制品必須設計相應的塑料模具。在塑料材料、制品設計及加工工藝確定以后，塑料模具設計對制品質(zhì)量與產(chǎn)量，就決定性的影響。首先，模腔形狀、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、進澆與排氣位置選擇、脫模方式以及定型方法的確定等，均對制品（或型材）尺寸精度形狀精度以及塑件的物理性能、內(nèi)應力大小、表觀質(zhì)量與內(nèi)

7、在質(zhì)量等，起著十分重要的影響。其次，在塑件加工過程中，塑料模結(jié)構(gòu)的合理性，對操作的難易程度，具有重要的影響。再次，塑料模對塑件成本也有相當大的影響，除簡易模外，一般來說制模費用是十分昂貴的，大型塑料模更是如此?，F(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設備和先進的模具，被譽為塑料制品成型技術的“三大支柱”。尤其是加工工藝要求、塑件使用要求、塑件外觀要求，起著無可替代的作用。高效全自動化設備，也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具，才能發(fā)揮其應有的效能。此外，塑件生產(chǎn)與更新均以模具制造和更新為前提。塑料模是塑料制品生產(chǎn)的基礎之深刻含意，正日益為人們理解和掌握。當塑料制品及其成形設備被確定后，由此可知，推動

8、模具技術的進步應是不容緩的策略。尤其大型塑料模的設計與制造水平，常標志一個國家工業(yè)化的發(fā)展程度。塑料模是現(xiàn)代塑料工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，塑料模工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)。用塑料模生產(chǎn)成型零件的主要優(yōu)點是制造簡、材料利用率高、生產(chǎn)率高、產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致，特別是對大批量生產(chǎn)的機電產(chǎn)品，更能獲得價廉物美的經(jīng)濟效果。在模具方面，我國模具總量雖已位居世界第三，但設計制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多，模具商品化和標準化程度比國際水平低許多。在模具價格方面，我國比發(fā)達國家低許多，約為發(fā)達國家的1/31/5，工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉(zhuǎn)移的趨勢進一步明朗化。隨著我國改革開放步伐的進一步加快

9、，我國正逐步成為全球制造業(yè)的基地，特別是加入wto后，作為制造業(yè)基礎的模具行業(yè)近年來得到了迅速發(fā)展。塑料模的設計、制造技術、cad技術、capp技術，已有相當規(guī)模的確開發(fā)和應用。在設計技術和制造技術上與發(fā)達國家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全質(zhì)量尚不穩(wěn)定。模具標準化程度不高，系列化商品化尚待規(guī)?；?；cad、cae、flow cool軟件等應用比例不高；獨立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結(jié)合尚無規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動密集型企業(yè)。因此，我國要從一個制造業(yè)大國發(fā)展成為一個制造業(yè)強國，必須要振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，努力提高模具工業(yè)的整體技術水平，提高模具設計與制造

10、水平，提高國際競爭能力。塑料作為現(xiàn)代四大工業(yè)基礎材料之一，越來越廣泛地在各行各業(yè)應用。其中注塑成型在塑料的各種成型工藝中所占的比例也越來越大。隨著社會的經(jīng)濟技術不段向前發(fā)展，對注塑成型的制品質(zhì)量和精度要求都有不同程度的提高。塑料制品的造型和精度直接與模具設計和制造有關系，對注塑制品的要求就是對模具的要求。由于計算技術和數(shù)控加工迅速發(fā)展，使得cad/cam逐漸取代了過去塑料模的設計與制造技術，使傳統(tǒng)的設計制造方法及組織生產(chǎn)的模式發(fā)生了深刻變化。塑料模cad/cam的發(fā)展不僅可以提高塑料模質(zhì)量，減少塑料模的設計與制造工時，縮短塑料模生產(chǎn)周期，加快塑件生產(chǎn)和產(chǎn)品的更新?lián)Q代，而且更主要的是能滿足當前用

11、戶對塑料模行業(yè)提出的“質(zhì)量高、交貨快、價格低”的要求。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，6090%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工技術，模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的基礎。在新產(chǎn)品層出不窮的今天，許多產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)都依賴于模具生產(chǎn)。根據(jù)國際生產(chǎn)技術協(xié)會的預測，21世紀機械制造工業(yè)零件粗加工的75，精加工的50都需要通過模具來完成，其中汽車、電器、通信、石化、建筑等行業(yè)最為突出。近年來,塑料成型模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、精密、長壽命模具在模具總產(chǎn)量中所占比例越來越大。近年來發(fā)展起來的計算機輔助設計制造cad/cam技術采用計算機程序，進行模具設計、控制數(shù)字機床的刀具和工件運動軌跡和加工程序，來

12、完成模具的設計加工過程。我國國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，自主創(chuàng)新、構(gòu)建和諧社會的成果不斷顯現(xiàn)，裝備制造業(yè)得到高度重視，機械工業(yè)發(fā)展態(tài)勢良好，這些都有力地促進了我國模具工業(yè)的發(fā)展。除了國內(nèi)良好的市場環(huán)境外，對中國模具行業(yè)來說，國際磨具市場也加呈現(xiàn)出高速前行的態(tài)勢。近幾年我國國內(nèi)的模具制造企業(yè)以每年1015的速度保持著高增長，在約400億元的模具工業(yè)產(chǎn)值中，企業(yè)自產(chǎn)自用模具的企業(yè)約占2/3，5060的企業(yè)較好地應用模具cad/cae/cam/技術。模具cad/cae/cam技術一直是研究開發(fā)、教育培訓和推廣應用的熱點。我國塑料模較過去已經(jīng)有了長足的進步，但總體水平與國外比尚有較大差距。表1-1 國內(nèi)外塑

13、料模具技術比較表項目國外國內(nèi)注塑模型腔精度 0.0050.01mm0.020.05mm 型腔表面粗糙度ra0.010.05mra0.20m非淬火鋼模具壽命 1060萬次 1030萬次 淬火鋼模具壽命 160300萬次 50100萬次 熱流道模具使用率 80%以上 總體不足10% 標準化程度 7080% 小于30% 中型塑料模生產(chǎn)周期 一個月左右 24個月 在模具行業(yè)中的占有量 3040% 2530% 隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，塑料注射模已經(jīng)成為制造塑料制造品的主要是手段之一，且發(fā)展成為最有前景的模具之一。模具在國民經(jīng)濟中有重要的地位，其中注射模具占有很大的比例。隨著我國經(jīng)濟建設的迅猛發(fā)展，注射產(chǎn)品的

14、應用越來越廣泛。特別是在電子電器和汽車工業(yè)，注射產(chǎn)品的數(shù)量與日俱增。對其質(zhì)量的要求也越來越高。而注射模具的設計在其生產(chǎn)使用過程中是至關重要的。特別是當今先進的計算機硬件和cad/cam軟件的環(huán)境下，模具的結(jié)構(gòu)設計對加工、裝配、工期、成本及注射制品質(zhì)量及生產(chǎn)效率等會產(chǎn)生很大的影響。13 塑料模具的分類塑料成型模具是保證塑件形狀、尺寸、精度和表面質(zhì)量的主要工具，是模塑工藝三大要素之一。根據(jù)塑料類型、塑件結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量、成型方法與加工設備的不同，采用各種不同形式的模具。塑料成型模具的種類繁多，分類方法不盡相同，現(xiàn)介紹下述幾種常用的塑料模具：14按塑料制件的成型方法分類：（1）壓縮模 壓縮模具又稱為壓

15、塑?；驂耗?，是在液壓機上采用壓縮工藝來成型塑件的模具。這種模具主要用于熱固性塑件的成型，也有用于熱塑性塑件的成型。（2）壓注模 它又稱為傳遞模、擠塑模，是在液壓機上采用壓注工藝來成型塑件的模具。這種模具用于熱固性塑件的成型。壓注模比壓縮模具多了加料腔、柱塞和澆注系統(tǒng)等（3）注射模 注射模又稱為注塑模，是在注射機上采用注射工藝來成型塑件的模具。它主要用于熱塑性塑件的成型，也可用于熱固性塑件的成型。（4）擠出模 擠出模常稱擠出機頭，能連續(xù)不斷的生產(chǎn)斷面形狀相同的熱塑性塑料的型材，如塑料管材、棒材、片材等。1.4.1 按型腔數(shù)目分類（1）單型腔模具 這是在一副塑料模具中只有一個型腔，一個模具周期生產(chǎn)

16、一個塑件的模具。這種模具與多型腔模具相比，結(jié)構(gòu)簡單，造價較低，但生產(chǎn)率低，往往不能充分發(fā)揮設備潛力。單型腔模具主要用于大型塑件和形狀復雜或嵌件多的塑件的生產(chǎn)，或生產(chǎn)批量不大的場合。（2）多型腔模具 這是在一副塑料模具中有兩個以上型腔，一個模塑周期能夠同時生產(chǎn)兩個以上塑件的模具。這種模具生產(chǎn)率高，但結(jié)構(gòu)復雜，造價較高。第二章 奶粉匙的工藝分析2.1分析塑件使用材料的種類及工藝特征2.1.1塑件材料的選用該塑件材料選用pp 聚丙烯2.1.2 pp 聚丙烯典型應用范圍汽車工業(yè)（主要使用含金屬添加劑的pp：擋泥板、通風管、風扇等），器械（洗碗機門襯墊、干燥機通風管、洗衣機框架及機蓋、冰箱門襯墊等），日

17、用消費品（草坪和園藝設備如剪草機和噴水器等）。 2.13 pp 聚丙烯化學和物理特性 pp是一種半結(jié)晶性材料。它比pe要更堅硬并且有更高的熔點。由于均聚物型的pp溫度高于0以上時非常脆，因此許多商業(yè)的pp材料是加入14%乙烯的無規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的pp材料有較低的熱扭曲溫度（100）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強的抗沖擊強度。pp的強度隨著乙烯含量的增加而增大。pp的維卡軟化溫度為150。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。pp不存在環(huán)境應力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對pp進行改性。pp的流動率mf

18、r范圍在140。低mfr的pp材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同mfr的材料，共聚物型的強度比均聚物型的要高。由于結(jié)晶，pp的收縮率相當高，一般為1.82.5%。并且收縮率的方向均勻性比pe-hd等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的pp材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。pp也不象pe那樣在高溫下仍具有抗氧化性。 聚丙烯（pp）是常見塑料中較輕的一種，其電性能優(yōu)異，可作為耐濕熱高頻絕緣材料應用。pp屬結(jié)晶性聚合物，熔體冷凝時因比容積變化大、分子取向程度高而呈現(xiàn)

19、較大收縮率(1.0-1.5)。pp在熔融狀態(tài)下，用升溫來降低其粘度的作用不大。因此在成型加工過程中，應以提高注塑壓力和剪切速率為主，以提高制品的成型質(zhì)量。2.1.4 pp成型各階段所需壓力及熔體流動過程pp成型主要包括充模階段、增密階段、保壓階段和冷卻階段，每個階段所需壓力各有不同，熔體流動情況也有所不同。1.1 充模階段pp在注塑機機筒內(nèi)經(jīng)預塑受熱熔融。注塑開始，螺桿頭部產(chǎn)生注塑壓力到熔體充滿模腔這一階段是在動壓作用下的高壓高速充模過程。此時高溫熔體在模腔內(nèi)的流動情況很大程度上決定著制品表面質(zhì)量和物理性能，而熔體流動情況是受注塑壓力和熔體自身影響的。當注塑壓力過低時，熔體進入模腔緩慢，緊貼在

20、模腔內(nèi)壁表面的那一層熔體會因溫度急速下降而使粘度增高凝固，并很快向中心波及，使熔體的流動通道在很短時間內(nèi)變得十分狹窄，大大削弱了進入模腔的熔體流量，結(jié)果使制品表面出現(xiàn)波紋、缺料、氣泡。當注塑壓力過高時，熔體充模過快，在澆口附近以湍流形式進入模腔，且發(fā)生自由噴射，模腔內(nèi)氣體來不及排出，于是制品表面呈現(xiàn)云霧斑等缺陷，制品脫模殘余應力大，易產(chǎn)生飛邊使脫模困難。雖然高的注塑壓力在注塑過程中能提高注射速率而獲得大的剪切作用。從而降低熔體粘度，但從物理意義上說，過高的壓力會使熔體粘度增大，這是因為隨著壓力的增大，分子鏈之間的距離被壓縮，分子鏈間的錯動更加困難，熔體流動困難，粘度也就增大了。因此，在充模階段

21、應注意把握高速注塑，即高剪切速率的作用，而不應一味地提高注塑壓力。對一些高檔的壁厚變化大、有較厚突緣和筋的制品，應采用多級注塑來控制剪切速率。在實際生產(chǎn)中，一般先調(diào)成低速低壓，使熔體平穩(wěn)進入模具；再用兩級不同的高速高壓使熔體接近充滿模腔，并防止發(fā)生渦流；最后用一級低速中壓，避免溢邊產(chǎn)生，以便順利完成充模過程。1.2 增密階段充模結(jié)束后，pp熔體的快速流動停止，模腔壓力開始增加，與此同時注塑壓力也迅速增加。當注塑壓力達到最大值時，模腔壓力并沒有達到最大值，模腔壓力的極值要滯后于最大注塑壓力一段時間，此間熔體的流動過程為增密過程。在這段很短的時間內(nèi)，熔體要充滿模腔的各部分縫隙，本身要受到壓縮，熔體

22、流速很小，溫度變化也不明顯，這時注塑壓力也被熔體傳遞到模腔表面，產(chǎn)生模腔壓力(傳遞的難易程度取決于熔體的流動性)?？梢哉f注塑壓力的最大值在注塑增密過程中決定了模腔壓力所能達到的最大值。隨著注塑壓力迅速提高，模腔壓力也達到最大值，模腔內(nèi)產(chǎn)生很大的動能沖擊，使注塑機合模機構(gòu)及模具系統(tǒng)發(fā)生變形，并微脹開模具。在正常變形條件下，模具微動脹開有放氣作用，因此要以偏高的壓力注塑，這樣既能壓緊熔體，又能使從不同方向先后充滿模腔的粘流態(tài)熔體熔成一個整體。但注塑壓力也不能過大，否則會造成制品粘模，出模后制品有溢邊、尺寸脹大，影響成型質(zhì)量。1.3 保壓階段保壓階段pp熔體在模腔內(nèi)的壓力和比容積不斷變化(pp的比容

23、積變化為16)，并一直維持到澆口封閉為止。影響保壓過程的主要因素是壓力。保壓壓力能使模腔內(nèi)熔體在完全凝固前始終獲得充分的壓力和補料，從而出現(xiàn)熔體的流動，特點是流速慢，原因是熔體因降溫而收縮。因為pp熔體從注塑溫度降低到模具溫度時，熔體中大分子會松弛、結(jié)晶，體積收縮較大，所以必須以足夠大的保壓壓力來克服澆口阻力以進行補料。保壓壓力的增大還會令制品的密度增加，出模后的制品表面自由變化程度減小，獲得接近模面的表面租糙度，減少成型收縮，增進熔體各部分之間的熔合，提高制品的力學性能。一般保壓壓力可取最高注塑壓力值的60-70，為改善制品成型質(zhì)量，也可采用分段保壓進行壓力控制。保壓時間是保壓過程中的另一重

24、要工藝參數(shù)。在保壓初期，制品件重隨保壓時間而增加，達到一定時間不再增加。延長保壓時間有助于減少制品的收縮率，但過長的保壓時間會使制品的徑向收縮率與軸向收縮率程度不同，令制品各個方向上的內(nèi)應力差異增大，造成制品翹曲、粘模。在保壓壓力及熔體溫度一定時，保壓時間的選擇應取決于澆口凝固時間。1.4 冷卻階段保壓結(jié)束后，保壓壓力解除，流道內(nèi)的壓力隨之急劇下降，大大低于模腔內(nèi)的壓力。這時澆口雖然封閉，但尚未完全凝固，在模腔壓力的反作用下，模腔內(nèi)熔體將向澆注系統(tǒng)回流，模腔內(nèi)壓力迅速下降，直至模腔與流道之間的通道被逐漸凝固的熔體阻斷(阻斷時模腔內(nèi)的壓力和溫度稱為封口壓力和封口溫度)，回流方停止。這時，模腔中熔

25、體的物料量雖不再發(fā)生變化，但卻產(chǎn)生了兩個相反效應，一個是熔體的冷卻收縮，一個是釋壓膨脹，兩個效應是相互矛盾的。如果收縮占優(yōu)勢，制品很快與模腔表面脫離，在殘余熱量作用下，制品表面出現(xiàn)霧霾、麻點、無光澤等缺陷；如果膨脹占優(yōu)勢，會造成制品粘模、開模拉傷等缺陷。生產(chǎn)實踐證明，當封口溫度一定時，封口壓力越高，制品密度越大，釋壓膨脹越明顯；當封口壓力一定時，封口溫度越高，制品密度越小，冷卻收縮效應越明顯。為了避免這兩種效應的產(chǎn)生，應延長保壓時間，目的在于控制封口壓力，降低封口溫度，以獲得高質(zhì)量的制品。隨著冷卻時間的延長，制品凝固層加厚，模腔內(nèi)熔體在沒有外界壓力作用下不再流動，只進行熱傳導，直到制品有足夠的

26、剛度從模具中脫出。2 結(jié)語(1)充模階段應注意調(diào)整注塑壓力和注射速率，使其配合得當，以控制剪切速率，使熔體在模腔推進過程中每點線速度接近一致。(2)增密階段是注塑壓力向模腔內(nèi)傳遞并產(chǎn)生模腔壓力的階段，注塑壓力決定模腔壓力的大小，用相對偏高的壓力注塑，熔體才能被壓緊成一整體。(3)保壓階段要以控制保壓壓力來達到向模腔補料的目的。保壓壓力一般可取最高注塑壓力值的60-70。(4)冷卻階段模腔內(nèi)熔體會發(fā)生倒流，模腔壓力下降，控制封口壓力，降低封口溫度，有利于提高制品成型質(zhì)量2.2分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 該塑件尺寸中等，整體結(jié)構(gòu)較簡單.多數(shù)都為曲面特征。除了配合尺寸要求精度較高外，其他尺寸精度要求相對較

27、低，但表面粗糙度要求較高，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級： 5級。2.3工藝性分析 為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用側(cè)澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面處，澆口橫向開設在模具的型腔處，從塑料件側(cè)面進料，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。2.3.1注塑模工藝條件 干燥處理：如果儲存適當則不需要干燥處理。 熔化溫度：220275，注意不要超過275。 模具溫度：4080，建議使用50。結(jié)晶程度主要由模具溫度決定。 注射壓力：可大到1800bar。 注射速度：通常，使用高速注塑可以使內(nèi)部壓力減小到最小。如果制品表面出現(xiàn)了缺陷，那么應使用較高溫度下

28、的低速注塑。 流道和澆口：對于冷流道，典型的流道直徑范圍是47mm。建議使用通體為圓形的注入口和流道。所有類型的澆口都可以使用。典型的澆口直徑范圍是11.5mm，但也可以使用小到0.7mm的澆口。對于邊緣澆口，最小的澆口深度應為壁厚的一半；最小的澆口寬度應至少為壁厚的兩倍。pp材料完全可以使用熱流道系統(tǒng)。第三章 初步確定型腔數(shù)目3.1初步確定型腔數(shù)目根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點，此塑料產(chǎn)品在模具中的扣置方式有兩種:一種是將塑料制品的回轉(zhuǎn)軸線與模具中主流道襯套的軸線垂直；另一種是將此塑料制品的中心線與模具中主流道襯套的軸線平行。這里擬采用第一種方式，1模4件的結(jié)構(gòu)。第四章 注射機的選擇4.1 塑件體積的計算

29、塑件：零件塑件的體積 v=6.37cm澆注系統(tǒng)的體積：v2=5.8cm塑件與澆注系統(tǒng)的總體積為v=6.37+4.26=10.63cm4.2 計算塑件的質(zhì)量計算查手冊取密度=0.904g/cm塑件體積：v=6.37cm塑件質(zhì)量：根據(jù)有關手冊查得：=0.904g/cm所以，塑件的重量為：m=v=6.37cm0.904=5.76g4.3按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目根據(jù) （4-1）得 (4-2) 注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8; 注射機最大注射量，cm或g; 澆注系統(tǒng)凝料量，cm或g； 單個塑件體積或質(zhì)量，cm或g；根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度要求,該塑件在注射時采用1模4腔 4.4 計算澆

30、注系統(tǒng)的體積，其初步設定方案如下 圖4.1 澆注系統(tǒng)示意圖根據(jù)三維模型，利用三維軟件直接可查詢到澆注系統(tǒng)的體積v2=4.26cm4.4 注射機的選擇注塑機的分類方式很多,目前尚未形成完全統(tǒng)一標準的分類方法.常用的說法有:（1）按設備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機；（2）按加工能力分類:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機。此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類,但日常生活中用的較少。注塑機基本參數(shù)注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝置的基本尺寸,開合模速度,空循環(huán)時間等.這些參數(shù)是設計,制造,購買和使用注塑機的主要依據(jù).(1)公稱注塑量

31、；指在對空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時,注射裝置所能達到的最大注射量,反映了注塑機的加工能力.(2)注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力.(3)注射速率；為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度.常用的注射速率如表3-4所示。表3-4 注射量與注射時間的關系注射量/cm 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000注射速率/cm/s 125 200 333 570 890 13

32、30 1600 2000注射時間/s 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5(4)塑化能力；單位時間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會加長成型周期.(5)鎖模力；注塑機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開.(6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍.(7)開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn),以及開模,推出制件時不使塑料制件損壞,要求模

33、板在整個行程中的速度要合理,即合模時從快到慢,開模時由慢到快在到停.(8)空循環(huán)時間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時間. 查表文獻4、2得選用cj80nc3型號注射機，其參數(shù)如下：第五章 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)的設計原則：澆口位置應盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及使用時澆口的清理；澆口位置距型腔各個部位的距離應盡量一致，并使其流程為最短；澆口的位置應保證塑料流入型腔時，對著型腔中寬敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔時直沖型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能盡快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件變形;盡量避免使制件產(chǎn)生熔接痕,或使其熔接痕產(chǎn)

34、生在之間不重要的位置;澆口位置及其塑料流入方向,應使塑料在流入型腔時,能沿著型腔平行方向均勻的流入,并有利于型腔內(nèi)氣體的排出。 5.1主流道的設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具處到分流道為止 塑料熔體 流動通道 根據(jù)選用的cj80nc3型號注射機的相關尺寸得 噴嘴前端孔徑：d0=4.0mm； 噴嘴前端球面半徑：r0=10mm； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系 取主流道球面半徑：r=11mm； 取主流道小端直徑：d=4.5mm為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設計成圓錐形，起斜度為，此處選用2，經(jīng)換算得主流道大端直徑為9.94mm。 圖5.1 主流道示意圖5.2 分流道的設計分流道是主

35、流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表4-1所示。表4-1流道斷面尺寸推薦值塑料名稱分流道斷面直徑mm塑料名稱分流道斷面直徑 mmabs，as 聚乙烯尼龍類聚甲醛丙烯酸抗沖擊丙烯酸醋酸纖維素聚丙烯異質(zhì)同晶體 4.89.5 1.69.5 1.69.5 3.510 810 812.5 510 510 810聚苯乙烯軟聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯熱塑性聚酯聚苯醚聚砜離子聚合物聚苯硫醚 3.510 3.510 6.516 6.58.0 3.58.0 6

36、.510 6.510 2.410 6.513分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，u形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。在該模具上取圓形斷面形狀，直徑為7mm。分流道選用圓形截面：直徑d=7mm流道表面粗糙度 圖5.2 分流道示意圖5.3分型面的選擇設計原則分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造藝有密切關系，并且直接影響著塑料熔體的流動特性及塑料的脫模。分型面的形式該塑件的模具只有一個分型面

37、，垂直分型。分型面的設計原則由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、形狀以及摧出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析。選擇分型面時一般應遵循以下幾項基本原則：1分型面應選在塑件外形最大輪廓處2確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模3保證塑件的精度4滿足塑件的外觀質(zhì)量要求5便于模具制造加工6注意對在型面積的影響7對排氣效果8對側(cè)抽芯的影響在實際設計中，不可能全部滿足上述原則，一般應抓住主要矛盾，在此前提下確定合理的分型面。其分型面如圖5.3.1 圖5 .3 .1 分型面示意圖5.4澆口的設計根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量

38、縮短流動距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應開設在塑件壁厚處等要求。采用扇形澆口可以保持產(chǎn)品外觀精度。本設計采用邊緣澆口，邊緣澆口（又名為標準澆口、側(cè)澆口） 該澆口相對于分流道來說斷面尺寸較小，屬于小澆口的一種。邊緣澆口一般開在分型面上，具有矩形或近矩形的斷面形狀，其優(yōu)點是澆口便于機械加工，易保證加工精度，而且試模時澆口的尺寸容易修整，適用于各種塑料品種，其最大特點是可以分別調(diào)整充模時的剪切速率和澆口封閉時間。該模具采用側(cè)澆口，其有以下特性:1.形狀簡單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證；2.試模時如發(fā)現(xiàn)不當，容易及時修改；3.能相對獨立地控制填充速度及封閉時間；4.對于殼

39、體形塑件，流動充填效果較佳。澆口設計如圖5.3 圖5.3 澆口示意圖5.5冷料穴的設計冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度，有影響成型塑件的質(zhì)量，另外還便于在該處設置主流道拉料桿的功能。注射結(jié)束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機構(gòu)開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。其設計如下圖圖5.5 冷料穴示意圖第六章 確定主要零件結(jié)構(gòu)尺寸選模架、成型零部件的設計6.1型腔、型芯工作尺寸計算構(gòu)成模具型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，在本注塑模中主要包括凹模、凸模、側(cè)型芯。由于型

40、腔直接與高溫高壓的塑料相接觸，它的質(zhì)量直接關系到制件質(zhì)量，因此要求它有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨性，以及承受塑料的擠壓力和料流的摩擦力，又足夠的精度和表面粗糙度（一般在ra0.4m以下），以保證塑料制品的表面光亮美觀、容易脫模。一般來說，成型零件都應該進行熱處理，或預硬化處理，使其具有hrc30以上的硬度。該模具型腔屬于中小型型腔。為了便于加工，保證型腔沿主分型面分開的兩半在合模時的對中性，將凸凹模分別做成整體嵌入式，兩嵌塊的外輪廓斷面尺寸相同，分別嵌入相互對中的動定模模板的通孔內(nèi)為保證兩通孔的對中性良好，可以將動定莫配合后一道加工，或在高精度機床上分別加工。凸凹模鑲塊的外形采用帶軸肩臺階的

41、圓柱形，然后分別從上下嵌入凸凹模的固定板中，用墊板和螺釘將其固定。下面對型腔進行力學設計：在塑料注塑成型過程中，注塑模的型腔內(nèi)熔體壓力很高，其工作狀態(tài)可視為型腔壓力高達100mpa的耐高壓容器。在成型零件中，凹模和動模墊板是構(gòu)成型腔的主要受力構(gòu)件，經(jīng)常需要對它們進行設計計算。由理論分析和生產(chǎn)實際證實，在塑料熔體的高壓作用下，小尺寸模具主要是強度問題，首先要防止模具的塑性變形和斷裂破壞。因此，用強度條件計算公式進行凹模壁厚和墊板厚度的設計計算。pp塑料的收縮率是1%-2.5%平均收縮率: =（0.3%-0.8%）/2=0.55% 型腔內(nèi)徑： =40.03mm型腔深度： =25.13mm型芯外徑：

42、 =39.02mm型芯深度： =24.12mm 型腔徑向尺寸（mm ）;- 塑件外形基本尺寸（mm）;-塑件平均收縮率；-塑件公差-成形零件制造公差，一般取1/41/6；-塑件內(nèi)形基本尺寸（ mm）;-型芯徑向尺寸（mm）;-型腔深度（mm）；-塑件高度（mm）-型芯高度（mm）；-塑件孔深基本尺寸（mm）；型腔：鋼材選用p20，使用數(shù)控精雕及電火花加工成型型芯：鋼材選用p20，使用數(shù)控精雕及電火花加工成型6.2模架的選擇注塑模模架國家標準有兩個，即gb/t125561990塑料注射模中小型模架及其技術條件和gb/t125551990塑料注射模大型模架。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國的部分

43、地區(qū)形成了自己的標準，該設計采用龍記標準模架，型號為：ci30350a80b90。 圖6.1 模架模型圖第七章 導向機構(gòu)的設計 導向機構(gòu)的作用：1）定位作用；2）導向作用；3）承受一定的側(cè)向壓力7.1導柱的設計 7.1.1導柱長度 導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出812 cm，以免出現(xiàn)導末導正方向而型芯先進入型腔的情況。7.1.2導柱形狀 導柱前端應做成錐臺形，以使導柱能順利地進入導向孔。7.1.3導柱材料 導柱應具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理），硬度為5055hrc。7.2導套的結(jié)構(gòu)設計7.2.1導套材料 用與導柱相同的材料制造導套，其

44、硬度應略低與導柱硬度，這樣可以減輕磨損，一防止導柱或?qū)桌?7.2.2導套形狀 為使導柱順利進入導套，導套的前端應倒圓角。導向孔作成通孔，以利于排出孔內(nèi)的空氣。7.3推出機構(gòu)的設計根據(jù)塑件的形狀特點， 模具型腔在定模部分，型心在動模部分。其推出機構(gòu)可采用推桿推出機構(gòu)、推件板推出機構(gòu)。由于分型面有臺階，為了便于加工，降低模具成本，我們采用推桿推出機構(gòu)，推桿推出機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時會在塑件上留下頂出痕跡，但塑件底部裝配后使用時 不影響外觀，設立五個推桿平衡布置，既達到了推出塑件的目的，又降低了加工成本。注：推桿推出塑件，推桿的前端應比型腔或型心平面高出0.1-0.2mm 采用

45、推桿推出，推桿截面為圓形，推桿推出動作靈活可靠，推桿損壞后也便于更換。結(jié)合制品的結(jié)構(gòu)特點，模具型腔的結(jié)構(gòu)采用了整體式型腔板，這種結(jié)構(gòu)工作過程中精度高，并且在此模具中容易加工得到， 在推出機構(gòu)中采用廠組合式推桿，如圖中，這種結(jié)構(gòu)主要是防止推桿在于作過程中受到彎曲力或側(cè)向壓力而折斷，因為產(chǎn)品較小，另外折斷后也易于更換。這里采用設計推桿，全部固定在頂桿固定板。推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，塑件各處的脫模阻力相同時需均勻布置，以保證塑件推出時受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據(jù)推桿本身的剛度和強度要求，推桿裝入模具后，起端面還應與型腔底面平齊或搞出型腔0.050.1cm.7.3.1推件力的計算

46、對于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計算，并確定其脫模力（q）： (8-1) 式中 -型芯或凸模被包緊部分的斷面周長（cm）; -被包緊部分的深度（cm）; -由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般取7.811.8mpa； -磨擦系數(shù)，一般取0.11.2； -脫模斜度； l=122.5mmh=24.12mm q=122.5mm*24.12mm*10mpa(0.1*cos0.5-sin0.5)*4=1181.9 (n) 7.3.2 推桿的設計 推桿的強度計算 查塑料模設計手冊之二由式5-97得d=（） (8-2) d圓形推桿直徑cm推桿長度系數(shù)0.7l推桿長度cmn推桿數(shù)量 e推桿材料的彈性模

47、量n/(鋼的彈性模量e=2.1107n/) q總脫模力 取 d=12mm。推桿壓力校核 查塑料模設計手冊式5-98= (8-3) 取320n/mm 推桿應力合格，硬度hrc5065第八章 冷卻系統(tǒng)的設計冷卻水回路布置的基本原則： a) 冷卻水道應盡量多，b) 截面尺寸應盡量大； c) 冷卻水道離模具型腔表面的距離應適當； d) 適當布置水道的出入口； e) 冷卻水道應暢通無阻； f) 冷卻水道的布置應避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位； 由以上原則我們可以確定冷卻水道的布置情況，以及冷卻水道的截面積澆注系統(tǒng)中的分流道布置如圖所示，采用非平衡式布置，從主流道末端到每個澆口的距離不相等，但是分流道的截面形狀和尺寸大小完全相同，這樣的設計可以使進人每型腔的流程最短，減少了熱量散失，縮小了模具的體積，對于該小型什的注射成型來說，并不影響制品的使用性能。分流道的橫截面形狀為梯形，澆口的類型采用側(cè)澆口。冷卻系統(tǒng)的設計對于成型小型件的1模多腔模具來說是十分重要的。如果冷卻不好或冷卻不均勻，必然導致收縮不均勻，特別是非平衡式分流道的結(jié)構(gòu)。放為了使冷卻效果好，在模具的定模型腔板和動模利腔板內(nèi)開沒了如圖所示的水道，橫向穿過這兩塊模板，這樣使塑件各處的冷卻均勻，模具的模溫均勻本塑件在注射成型機時不要求有太高的模溫因