電熱水壺塑料內(nèi)滑塊注射成型模具設計

1、 畢業(yè)設計電熱水壺塑料內(nèi)滑塊注射成型模具設計聶啟芳082074229學生姓名： 學號： 材料工程系系 部： 高分子材料與工程專 業(yè)： 劉新民指導教師： 二一二年 六 月誠信聲明本人鄭重聲明：本設計及其研究工作是本人在指導教師的指導下獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。本人簽名： 簽字時間： 年 月 日畢業(yè)設計任務書設計題目：電熱水壺塑料內(nèi)滑塊注射成型模具設計系部： 材料工程系 專業(yè)： 高分子材料與工程 學號：082074229學生： 聶啟芳 指導教師： 劉新民講師 專業(yè)負責人： 張保衛(wèi)1設計的主要任務及目標（1） 電熱水壺塑料內(nèi)滑塊注射模具設計。（2） 根據(jù)題目要求，

2、查閱收集電熱水壺塑料內(nèi)滑塊及類似產(chǎn)品的該類模具設計相關的文獻資料或進行實際調(diào)查，達到搜集論文證據(jù)資料的目的。（3） 通過對該類模具文獻資料的分析提出你的最佳設計方案，建議用PRO/E或CAD軟件對成型模具進行設計，同時，重點對該模具型腔結構設計、澆口位置選擇、型腔數(shù)量的確定、側抽芯方式選擇以及頂出方式之間的關系進行分析研究，設計出結構合理、成本低廉、便于操作的模具。2 設計的基本要求和內(nèi)容（1）產(chǎn)品圖一張（自己測繪或設計）、裝配圖一張、除彈簧、螺釘、銷釘?shù)葮藴始酝獾乃械某尚突蚪Y構零件圖。（2）開題報告一份。畢業(yè)論文一份20頁（約1萬5千字以上）。（3）查閱文獻15篇以上，其中外文原文5篇以

3、上。3主要參考文獻（一）參考書1 齊曉杰. 塑料模具設計導.東北林業(yè)大學出版社2 申開智.塑料成型模具.中國輕工業(yè)出版社3 宋玉恒.塑料注射模具設計實用手冊.中國輕工業(yè)出版社 4 塑料注射模設計102例.北京:國防工業(yè)出版社5 國家技術監(jiān)督局.塑料注射模具零件標準及術語GB 4169、1-11.北京:國家技術監(jiān)督局6 劉新民，周東陀.塑料、橡膠成型模具.本校印刷廠（二）雜志1 模具技術 2 塑料技術 3 塑料工業(yè)4 模具工業(yè) 5 模具制造（三）網(wǎng)址1中國模具網(wǎng)WWW.M2中國模具工業(yè)信息網(wǎng)3中國學術期刊中文 www.E 4進度安排設計（論文）各階段名稱起 止 日 期下達任務書2011年12月1

4、0日設計前準備資料階段2012年2月26日至3月1日確定設計方案并畫裝備草圖3月2日至3月8日交開題報告3月9日畫裝備工作圖3月10日至4月6日畫零件圖4月7日至4月27日寫論文4月28日至6月13日交論文并裝訂6月14日討論論文畢業(yè)答辯有關事項6月15日交圖紙及光盤6月18日畢業(yè)答辯6月19日至6月22日 電熱水壺塑料內(nèi)滑塊注射成型模具設計摘要：塑料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是隨著現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的發(fā)展而形成的，目前，人們的日常生活中已離不開塑料制品。塑料制品在日用品、電子、電器、汽車等領域的應用越來越廣，結構越來越來復雜，質(zhì)量要求也越來越高，這就對模具設計人員提出了跟高要求。本研究通過對調(diào)味盒塑料制品結構的工

5、藝分析，介紹了該模具的設計要點，并對模架、冷卻系統(tǒng)、成型零件、澆注系統(tǒng)和推出機構等模具的主要組成部分進行分析。重點對該類多型腔結構模具澆口位置的選擇、型腔數(shù)量的確定與頂出方式三者之間關系進行分析研究，設計出結構合理、成本低廉、便于操作的，模具。關鍵字：聚丙烯；注塑模具；模架；澆注系統(tǒng)The plastic injection molding design of slider in Electric bottleAbstract: The mold design of demoulding mechanism is an important part of, at the same time i

6、t is a difficult, especially when products contain thread. This paper designed products contain threaded, design both must consider the mould organization request, also want to consider the cost of mold design and products to mass production factors, eventually demoulding mechanism using thread auto

7、matic demoulding mechanism, namely the super-modulus gear organizations will plastic parts from the mold automatic off. This paper introduces the main points of design demoulding mechanism, this paper also stressed the super-modulus gear institutions and thread forming core agencies such as the coor

8、dination between the movement, like this can make plastic parts off smoothly, and eventually produce qualified products.Keywords: Polypropylene; Injection mould; Mold frame; Gating system 目 錄電熱水壺塑料內(nèi)滑塊注射成型模具設計IV1.前言11.1我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀21.2國際塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀21.2.1網(wǎng)絡的 CADCAECAM一體化系統(tǒng)結構初見端倪31.2.2 AM軟件日益深人人心并發(fā)揮越來

9、越重要的作用31.2.3 AM軟件的智能化程度正在逐漸提高31.2.4設計與3D分析的重要性更加明確41.3我國塑料模具工業(yè)和技術今后的主要發(fā)展方向41.4本次設計的目的51.5本次設計存在的最大問題及解決方案61.5.1分型面的選擇61.5.2主要成型零件結構的設計62.塑件材料的成型特性與工藝參數(shù)82.1塑件材料的特性82.2 成型特性92.3塑料制件的結構工藝性123.模具結構設計123.1型腔數(shù)目的確定123.2分型面的設計133.3注射機的選定143.4主流道的設計143.5 澆口的設計153.6澆口位置的選擇153.7 冷料穴和拉料桿的設計163.8排氣系統(tǒng)的設計163.9溫度調(diào)節(jié)

10、系統(tǒng)164.成型零件的設計與計算174.1.型腔的成型尺寸計算174.1.1型腔徑向尺寸計算174.1.2型腔的深度尺寸的計算184.2 型腔側壁厚度和底板厚度計算184.2.1型腔側壁厚度計算184.2.2型腔的底板厚度的計算184.3 模架的選用195.合模導向機構的設計195.1 導向機構的作用195.2 導柱導向機構196.推出機構的設計216.1 推出機構的設計原則216.2 脫模力的計算216.3 簡單推出機構227.注射機相關參數(shù)的校核227.1注射壓力的校核237.2鎖模力的校核237.3模具閉和高度的校核237.4開模行程的校核237.5模具安裝尺寸的校核247.6安裝螺孔尺

11、寸248.設計總結25參考文獻27致謝詞281.前言畢業(yè)設計是每個畢業(yè)生所必經(jīng)的一個學習階段。它是在老師的指導下由學生獨立解決工程實際問題的過程。其基本目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎理論、基礎知識和基本技能，分析與解決工程實際問題的能力。這對于培養(yǎng)我們勇于實踐、勇于探索和開拓創(chuàng)新的精神，提高我們分析、解決問題的能力，培養(yǎng)我們正確的設計思想和工程經(jīng)濟觀點、理論聯(lián)系實際的工作作風、嚴肅認真的科學態(tài)度都具有重要意義。塑料材料的密度低，比強度高，又具有耐腐蝕性和絕緣性。在較多的品中，有的耐磨性能良好，有的防震、抗沖性能優(yōu)異，有的耐疲勞性能突出。因而各種塑料制品在國民日常生活中得到了廣泛的應用，它的大

12、量使用還由于它的可加工性可以用注塑、擠塑、熱成型和壓延等方法高效的生產(chǎn)各種制品；它又可經(jīng)纖維增強或改性，一定程度的改善制品所需的某些性能；另外塑料制品著色容易，又可多樣修飾，使它濃妝淡抹走進千家萬戶。塑料制品被大量使用是作結構件，如各種電子儀表家用電器和通訊設備等的機殼、機架和機座、建筑上的塑料管道板條和門窗。汽車上的前后保險杠、儀表盤和內(nèi)飾件。除此之外塑料件作為電絕緣零件，與金屬導體、半導體器件相輔相成。近年來透明塑料制品，從鏡片、光盤到照明燈具，又拓展了新的應用領域。對于一件塑料件只有通過正確的制品設計，才能步入國民經(jīng)濟以至尖端技術的各個領域。因而在塑料制件的生產(chǎn)中我們工程技術人員必須熟悉

13、制品設計和有關理論、方法，結構和造型。塑料材料的粘彈性、強度和剛度，以及它的特殊的失效形式、使用壽命和可靠性設計是設計中的技術難點。另外塑料材料的機加工，模具的冷卻系統(tǒng)、模具精度，以及塑料件精度的取決因素和塑料件加工時的熔體流動或軟化變形的可行性也是如今塑料制品設計上的技術難點。如今塑料件成型模具的生產(chǎn)效率不斷提高，注塑成型的熱流道模具已普遍采用，各種自動脫模機構已相當成熟，模具的冷卻系統(tǒng)的冷卻效率得到充分的利用。再者，計算機輔助設計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）的使用顯著提高了塑料模具設計和制造的效率和質(zhì)量，有效地縮短了模具設計制造周期。繼CAD和CAM技術成功地在模具設計和制造中應用

14、后，此項技術向縱深方向發(fā)展。另外計算機輔助工程（CAE）也將成為塑料模具設計中一種重要的輔助軟件。1.1我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為245億， 2003年模具進出口統(tǒng)計中，我國模具的出口總額為2.52億美元,我國模具的出口總額3億美元,進口額則達到13億多美元,在進口模具中的塑料模具占到50%左右?？梢钥闯觯谒芰夏＞叻矫?，我國與國外產(chǎn)品還存在較大差距。在引進的塑料模具中，以科技含量較高的模具居多，如高精度模具、大型模具。熱流道模具、氣輔及高壓注射成型模

15、具等?，F(xiàn)代塑料制品對表面光潔度、成型時間都提高了更高的要求，因而也推動了塑料模具的發(fā)展。以電視機塑料外殼模具為例。其精度已由以前的0.050.1mm提高到0.0050.01mm ,制造周期也由8個月縮短到了2個月,并且使用壽命也由過去可制10萬20萬件制品延長到了可60萬件制品。從電視機外殼塑料模具的發(fā)展可以看到，高精密、長壽命、短周期、低成本是模具的發(fā)展方向。目前我國使用覆蓋率和使用量最大的模具標準件為冷沖模架、注塑模架和推桿管這三類產(chǎn)品。以注塑模架為例，目前全國總產(chǎn)值有20多億元，按照需求，國內(nèi)約需注塑模架30多億元，而實際上國內(nèi)市場并未達到這個規(guī)模，其中主要一個原因就是模具廠家

16、觀念舊，注塑模架自產(chǎn)配比例較高，外購很少。這樣做廠家不僅重復制造本應標準化的購件，延長了模具生產(chǎn)周期，又不利于維修。很多相關的模具標準件并沒有相關的國家標準，因此制定模具構件的標準規(guī)范工作也是當務之急。1.2國際塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀美國1991年發(fā)表的“國家關鍵技術報告”認為:材料領域的進展幾乎可以顯著改進國民經(jīng)濟所有部門的產(chǎn)品性能,提高它們的競爭能力;因此把材料列為六大關鍵技術的首位。這是由于先進材料與制造技術是未來國民經(jīng)濟與國防力量發(fā)展的基礎,是各種高、新技術成果轉化為實用產(chǎn)品與商品的關鍵。當前各種新材料市場規(guī)模超過1000億美元,預計到2000年將達4000億美元。由新材料帶動而產(chǎn)生的

17、新產(chǎn)品新技術則是一個更大的市場。以上參展項目基本上代表了當前國際和國內(nèi)的先進水平和發(fā)展趨勢，具體表現(xiàn)在如下五個方面。1.2.1網(wǎng)絡的 CADCAECAM一體化系統(tǒng)結構初見端倪隨著計算機硬件與軟件的進步以及工業(yè)部門的實際需求，國外許多著名計算機軟件開發(fā)商已能按實際生產(chǎn)過程中的功能要求劃分產(chǎn)品系列，在網(wǎng)絡系統(tǒng)下實現(xiàn)了CADCAM的一體化。解決了傳統(tǒng)混合型CADCAM系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題，以便更能符合實際應用的自然過程。例如英國達爾康公司在原有軟件DUCT5的基礎上，為適應最新軟件發(fā)展及工業(yè)生產(chǎn)實際而在最近推出的CAD/CAM集成化系統(tǒng)Delcam's Power So

18、lution，該系統(tǒng)覆蓋了幾何建模、逆問工程、工業(yè)設計、工程制圖、仿真分析、快速原型、數(shù)控編程、測量分析等領域。 1.2.2 AM軟件日益深人人心并發(fā)揮越來越重要的作用在90年代，能進行復雜形體幾何造型和NC加工的CADCAM系統(tǒng)主要是在工作站上采用UNIX操作系統(tǒng)開發(fā)和應用的，如美國的Pro-E、UG、CADDS 5軟件，法國的 CATIA、EUCLID軟件和英國的DUCT5軟件等。隨著微機技術的突飛猛進、在90年代后期，新一代的微機CAD/CAM軟件，如Solidworks、Solid adae嶄露頭角，深得用戶的好評。這些微機軟件不僅在采用諸如NURBS曲面、三維參數(shù)化特征造型等先進技術

19、方面繼承了工作站級CADCAM軟件的優(yōu)點，而且在Windows風格、動態(tài)導航、特征樹、面向對象等方面具有工作站級軟件所不能比擬的優(yōu)點。 1.2.3 AM軟件的智能化程度正在逐漸提高由于在現(xiàn)階段，模具設計和制造在很大程度上仍然依靠著模具設計與制造工程師的經(jīng)驗。僅憑CADCAM軟件有限的數(shù)值分析功能無法為用戶提供完善和正確的設計結果，軟件的智能化功能必不可少。面向制造、基于知識的智能化功能是衡量模具設計與制造軟件先進性與實用性的重要標志之一。在模架的設計過程中實現(xiàn)了模架零件的全相關，并能自動產(chǎn)生材料明細表和供NC加工的鉆孔表格。在NC加工方面，實現(xiàn)了智能化的粗加工、加工參數(shù)的設定以及對整個加工過程

20、進行加工結果的校驗分析，這些具有智能化的功能可以顯著地提高注塑模具的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 1.2.4設計與3D分析的重要性更加明確 在型腔模CAD中我國大多數(shù)企業(yè)仍然采用的是二維設計（2D），即先將3D的產(chǎn)品圖投影為若干二維視圖后，再分別對各個視圖的二維模具結構進行設計，這種沿襲傳統(tǒng)手工設計的方式已越來越不適應現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術的要求。由于注塑模型腔復雜、鑲件多，桿件和冷卻水管布置縱橫交錯，用戶在3D設計時經(jīng)常由于顯示屏幕小、構件多、視點變換少而感到眼花潦亂，這方面的缺點也正在克服之中。在注塑流動過程模擬軟件方面，國內(nèi)外長期使用的是基于中性層面的流動模擬軟件。這種分析模式的最大缺點是需要用

21、戶從所生成的實體曲面幾何模型中交互提取中性層面，操作步驟繁瑣，工作量巨大，在很大程度上妨礙了流動模擬軟件的推廣和普及。雖然澳大利亞Moldflow公司推出了中性層面自動生成工具MFMidplane，但其覆蓋范圍不大。該公司基于實體幾何模型的三維真實感流動模擬軟件Moldflow Advisers，從根本上擺脫了對中性層面的依賴。華中理工大學模具技術國家重點實驗室展出了同類軟件HSC3D45F，已表明了我國在該項域也達到了國際當今的先進水平。表1國內(nèi)外塑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

22、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%1.3我國塑料模具工業(yè)和技術今后的主要發(fā)展方向(1) 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平及比例。(2) 在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。基于網(wǎng)絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結構初見端倪，CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。(3

23、) 推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。氣助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制體輔，而且其常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。 (4) 開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 (5) 提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品化程度、提高標準件質(zhì)量、降低成本;再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種。(6) 應用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處

24、理技術對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 (7) 研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。(8) “十一五”期間我國塑料模具發(fā)展方向，塑料模具占模具總量近40%，而這個比例仍不斷上升。塑料模具中為汽車和家電配套的大型注塑模具，為集成電路配套的精密塑料模具，為電子信息產(chǎn)業(yè)和機械及包裝配套的多層、多腔、多材質(zhì)、多色精密注塑模，為新型建材及節(jié)水農(nóng)業(yè)配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等，目前雖然已有相當技術基礎并正在快速發(fā)展，但技術水平與國外仍有較大差距，

25、每年進口達幾億美元，因此“十一五”期間應重點發(fā)展。1.4本次設計的目的此次畢業(yè)設計給了我親自動手的機會，于以后的工作、學習等都有很大的幫助，是大學四年學習的一個總結，中國的塑料模具制造工業(yè)的飛速發(fā)展是需要理論和實踐踐相結合的，所以這次畢業(yè)設計的意義十分重大。目的是通過對該零件的注塑模工藝的設計，了解注塑模具的設計步驟，PP等材料的各項性能指標，工藝方案的選擇。1.5本次設計存在的最大問題及解決方案1.5.1分型面的選擇分型面應遵循以下幾項基本原則： a、分型面應選在塑件外形最大輪廓處。b、確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模；c、保證塑件的精度要求；d、滿足塑件外觀質(zhì)量的要求；e、便于模具的加

26、工與制造；f、對成型面積的影響；g、排氣的效果的考慮；h、對側向抽芯的影響。通過上述原則和對塑件的分析，最后決定以塑件底部表面作單分型面設計模具。1.5.2主要成型零件結構的設計(1) 凹模的結構形式凹模的結構隨著塑件形狀、成型需求、模具加工裝配等工藝要求而變化，有以下幾種形式：整體式凹模結構和組合式凹模結構（整體嵌入式凹模；局部鑲嵌式凹模；底部鑲拼式凹模；側壁鑲拼式凹模；四壁拼合式凹模）凹模主要技術要求凹模材料：T8，T10A，CrWMn，9Mn2V，9SiCr，40Cr凹模熱處理：HRC4055表面粗糙度：型腔表面：Ra0.2Ra0.1m; 配合面：Ra0.8m凹模表面處理：表面鍍鉻、拋光

27、圖 1凹模加工：模套與模塊錐面配合嚴密處配制加工由于本次設計的塑件較小，結構較簡單，因此選用整體式凹模結構如右圖1：下面列出整體式凹模結構的主要特點：a. 凹模由整塊材料構成b. 結構特點：牢固、不易變形、塑件質(zhì)量好。c.適用范圍：形狀簡單或形狀復雜但凹?？捎秒娀鸹ê蛿?shù)控加工的中小型塑件。d. 大型模具不易采用整體式結構：不便于加工，維修困難 切削量太大，浪費鋼材大件不易熱處理（淬不透） 搬運不便模具生產(chǎn)周期長，成本高（2）型芯的結構設計型芯：成型塑件的內(nèi)表面的零件。1）整體型芯整體型芯結構是模板與型芯做成一體。特點是結構簡單，強度與剛性好，但浪費材料和工時，不宜修復和更換。2）整體組合型芯整

28、體組合式就是將主體型芯單獨做成一件，然后再鑲嵌到模板中并緊固。3）局部組合型芯 根據(jù)塑件的結構形狀和復雜程度，在整體組合型芯中可再鑲入局部的小型芯或鑲塊，形成局部鑲拼結構的型芯。型芯設計時更應注意其強度與剛度要求，型芯工作時多為懸臂結構，尤其細小型芯，在注射壓力的作用下很容易發(fā)生彎曲變形。型芯的固定應牢固可靠，不允許有任何松動。通常固定端以臺肩或螺釘緊固，方便可靠。模具設計時型芯的固定型式應視具體的模具結構情況靈活選擇。所考慮的原則是加工及拋光方便，工作時不產(chǎn)生變形或斷裂。4）完全組合型芯是由多塊分解的小型芯鑲拼組合而成的主體型芯，多用于結構有規(guī)律的排列而又難于整體加工的塑件。其特點是：各拼塊

29、可分別加工和熱處理，達到不同的尺寸精度和硬度要求，以提高成形零件的強度、剛度和耐磨性，延長模具的精度保持性和使用壽命。便于進行精密磨削加工，提高零件精度及尺寸互換性，既保證了塑件的成形精度要求，又有利于成形零件的維修與更換。對每一個拼塊便于加工脫模斜度和表面拋光，還可方便的開設排氣槽。有利于塑件的脫模和成形過程中的排氣，保證塑件細部結構填充完滿。由于組合的拼塊數(shù)量較多，每塊的加工誤差要求很小，提高了加工難度。否則裝配時的累計誤差會影響塑件尺寸精度。不利于型芯的冷卻系統(tǒng)布局。5）小型芯的固定小型芯是模具中常見的結構，由于其尺寸較小，工作時在壓力作用下容易變形，因此其結構形式與固定方式都應根據(jù)具體

30、情況合理確定。型芯的技術要求圖2型芯材料：T7A、T8A、T10A、Cr12型芯熱處理：HRC4550型芯表面：Ra0.10.025m 配合面：Ra0.8m型芯表面處理：表面鍍鉻、拋光型芯加工：同軸度高的地方配制加工通過以上條件綜合塑件本身要求選用整體組合型芯如圖2：2.塑件材料的成型特性與工藝參數(shù)本章著重介紹塑料成型的工藝特點以及塑件的工藝要求，塑件結構設計方面的知識。為后面幾章的模具設計奠定了基礎。對零件的分析得塑件材料取PP（聚丙烯）。2.1塑件材料的特性聚丙烯比重小，強度、剛性、硬度、耐熱性能均優(yōu)于HDPE，可在100左右使用。具有良好的耐腐蝕性，良好的高頻絕緣性，不受濕度影響，但低溫

31、易變脆，不耐磨，易老化，適合于制造一般的機械零件。PP屬結晶性材料，吸濕性小，可能發(fā)生熔融破裂，長期與熱金屬接觸會發(fā)生分解。其流動性極好，溢邊值0.03mm左右。冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應散熱適度。成型收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，取向性強。成型加工時注意控制成型溫度，料溫低取向性明顯，尤其是在低溫高壓時更明顯。模具溫度低于50以下塑件無光澤，易產(chǎn)生溶接痕、流痕；90以上時易發(fā)生翹曲、變形。塑件應壁厚均勻，避免缺口，以防止應力集中。PP的其它性能見表2。表2 PP的部分性能物理性能密度g/cm0.90.91力學性能屈服強度MPa37線脹系數(shù)/9.8抗壓強度MPa56計算收

32、縮率%1.03.0斷裂伸長率%>200燃燒性慢彎曲模量GPa1.45透明性半透明沖擊韌度kJ/mm3.54.8（缺口）化學性能不含穩(wěn)定劑時表面迅速變色、發(fā)脆，加抗氧劑可以改善其抗大氣老化性能成型條件預 熱時間h12溫度80100料筒溫度后段160180對堿類穩(wěn)定中段180200對多數(shù)油類穩(wěn)定，能吸收極少量礦物油、植物油前段200220模溫4080強酸及高濃度氧化劑能引起破壞，對水和無機鹽溶液穩(wěn)定。注射壓力MPa70120成型時間（總周期50160）s注射2060受許多烴類、酮類高級脂肪族的侵蝕而軟化或溶解，對醇類穩(wěn)定。高壓03冷卻2090螺桿轉速r/min482.2 成型特性注塑模工藝條

33、件： 注塑機選用：對注塑機的選用沒有特殊要求。由于PP具有高結晶性。需采用注射壓力較高及可多段控制的電腦注塑機。鎖模力一般按3800t/m2來確定，注射量20%-85%即可。 干燥處理：如果儲存適當則不需要干燥處理。 熔化溫度：PP的熔點為160-175，分解溫度為350，但在注射加工時溫度設定不能超過275。熔融段溫度最好在240。 模具溫度：模具溫度50-90，對于尺寸要求較高的用高模溫。型芯溫度比型腔溫度低5以上。 注射壓力：采用較高注射壓力（1500-1800bar）和保壓壓力（約為注射壓力的80%）。大概在全行程的95%時轉保壓，用較長的保壓時間。 注射速度：為減少內(nèi)應力及變形，應選

34、擇高速注射，但有些等級的PP和模具不適用（出現(xiàn)氣泡、氣紋）。如刻有花紋的表面出現(xiàn)由澆口擴散的明暗相間條紋，則要用低速注射和較高模溫。 流道和澆口：流道直徑4-7mm，針形澆口長度1-1.5mm，直徑可小至0.7mm。邊形澆口長度越短越好，約為0.7mm，深度為壁厚的一半，寬度為壁厚的兩倍，并隨模腔內(nèi)的熔流長度逐肯增加。模具必須有良好的排氣性，排氣孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收縮痕，就要用大而圓的注口及圓形流道，加強筋的厚度要?。ɡ缡潜诤竦?0-60%）。均聚PP制造的產(chǎn)品，厚度不能超過3mm，否則會有氣泡（厚壁制品只能用共聚PP）。 熔膠背壓：可用5bar熔膠背壓

35、，色粉料的背壓可適當調(diào)高。 制品的后處理：為防止后結晶產(chǎn)生的收縮變形，制品一般需經(jīng)熱水浸泡處理。在制品填充模具型腔的過程中，如果制品的填充性能不好，就會發(fā)生壓力降低過大、填充時間過長、填充不滿等等情況，從而使制品存在質(zhì)量問題。為了提高制品在成型時的填充性能，改善成型制品的質(zhì)量，一般可以從下列幾個方面來考慮： 1）改變澆口位置； 2）改變注射壓力； 3）改變零件的幾何形狀。通常將注射壓力的控制分成為一次注射壓力、二次注射壓力（保壓）或三次以上的注射壓力的控制。壓力切換時機是否適當，對于防止模內(nèi)壓力過高、防止溢料或缺料等都是非常重要的。模制品的比容取決于保壓階段澆口封閉時的熔料壓力和溫度。如果每次

36、從保壓切換到制品冷卻階段的壓力和溫度一致，那么制品的比容就不會發(fā)生改變。在恒定的模塑溫度下，決定制品尺寸的最重要參數(shù)是保壓壓力，影響制品尺寸公差的最重要的變量是保壓壓力和溫度。例如：在充模結束后，保壓壓力立即降低，當表層形成一定厚度時，保壓壓力再上升，這樣可以采用低合模力成型厚壁的大制品，消除塌坑和飛邊。 冷卻時間主要取決于熔體溫度、制品的壁厚和冷卻效率。此外，物料的硬度也是一個因素。與很軟的品種比較，較硬的品種在模具內(nèi)將較快地凝固。如果從兩側進行冷卻，那么每0.100' 壁厚所需的冷卻時間通常將是大約10到15秒。包膠方式的制品將需要較長的冷卻時間，因為它們可以通過較小的表面積而有效

37、地冷卻。每0.100'壁厚所需的冷卻時間將是大約15到25秒。 成型過程中可能出現(xiàn)的問題： . 1 塑料成型不完整（1）進料調(diào)節(jié)不當，缺料或多料。（2）注射壓力太低，注射時間短，柱塞或螺桿退回太早。（3）注射速度慢。（4）料溫過低。2 溢料（飛邊）（1）注射壓力過高或注射速度過快。（2）加料量過大造成飛邊。（3）機筒、噴嘴溫度太高或模具溫度太高都會使塑料黏度下降，流動性增大，在流暢進模的情況下造成飛邊。3燒焦暗紋 （1）機筒、噴嘴溫度太高。 （2）注射壓力或預塑背壓太高。 （3）注射速度太快或注射周期太長。 4 銀紋、氣泡和氣孔 （1）料溫太高，造成分解。 （2）注射壓力小，保壓時間短

38、，使熔料與型腔表面不密貼。 （3）注射速度太快，使熔融不能及時充滿型腔造成制品表面密度不足產(chǎn)生銀紋。 （4）料量不足、加料緩沖墊過大、料溫太低或模溫太低都會影響熔料的流動和成型壓力，產(chǎn)生氣泡。 （5）螺桿預塑時背壓太低、轉速太高，使螺桿退回太快，空氣容易隨料一起推向機筒前端。塑料受大剪切作用而分解，產(chǎn)生分解氣；注射速度太慢。2.3塑料制件的結構工藝性 要想獲得合格的塑料制件，除選擇合理的塑件材料外，還必須考慮塑件的結構工藝性。塑件的 結構工藝性與模具設計有直接關系，只有塑件設計滿足成型工藝要求， 才能設計出合理的模具結構。一.尺寸及精度塑件尺寸的大小取決于塑料的流動性。在注射成型中，薄壁塑件的

39、尺寸不能設計的過大。塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度，及所獲得塑件尺寸的準確度。根據(jù)本次設計的要求，結合表3-9（參一）初步選定該零件的三個表面的精度分別為4、5、6級。二.表面粗糙度塑件的外觀要求越高，表面粗糙度應越低。一般模具表面粗糙度,要比塑件的要求低12級。塑件的表面粗糙度一般為Ra 0.83.2m。三.形狀塑件的內(nèi)外表面形狀應盡可能保證有利于成型。四.斜度為了便于從塑件中抽出型心或從型腔中脫出塑件，防止脫模時拉傷塑件，在設計時必須使塑件內(nèi)外表面沿脫模方向留有足夠的斜度，由于本次設計所選材料為PP，內(nèi)外面均取拔模斜度為1°。五.壁厚塑件的壁厚對塑件的

40、質(zhì)量有很大的影響，塑件壁厚盡可能均勻。本次設計的壁厚非均勻，且滿足塑件的最小厚度。六.圓角塑件除了使用上要求采用尖角外，其余所有轉角處均應盡可能采用圓角過渡。3.模具結構設計3.1型腔數(shù)目的確定由于該塑件尺寸不大，而且對生產(chǎn)進度沒特別要求，不妨采用一模四腔生產(chǎn)模具可保證塑件的表面的粗糙度和質(zhì)量，又能達到制件的最佳的技術經(jīng)濟性。3.2分型面的設計分型面是決定模具結構形式的重要因素，它與模具的整體結構和模具的制造工藝有密切的關系，并且直接影響到塑料熔體的流動充填特性及塑件的脫模，因此分型面的選擇是注塑模具設計中的一個關鍵選擇分型面應遵循以下幾項基本原則： a、分型面應選在塑件外形最大輪廓處。b、確

41、定有利的留模方式，便于塑件順利脫模；c、保證塑件的精度要求；d、滿足塑件外觀質(zhì)量的要求；e、便于模具的加工與制造；f、對成型面積的影響；g、排氣的效果的考慮；h、對側向抽芯的影響。注射模一般的有一個分型面，有的有兩個分型面。在這里考慮到塑件分型面選在塑件外形最大輪廓處，要保證有利的留模方式，要便于塑件順利脫模，保證塑件的精度要求，便于模具加工，脫模，綜合各種因素，最終決定采用平直分型面，如下圖所示： 表3 注射機參數(shù) 3.3注射機的選定以鎖模力為技術參數(shù)，制品的質(zhì)量為：q=5.3g ，原材料是PP ，密度是：=0.9g/, M分=2.8g選型腔數(shù)為4個，則最大的注射量：M>4×

42、5.3+M分>24g初選注射機為： 臥式XS-ZY-125 型號國產(chǎn)注射機，其最大注射重量為114g。主要技術參數(shù)如表3所示。螺桿（柱塞）直徑（毫米）42噴嘴球半徑（毫米）12孔直徑（毫米）4注射容量（厘米或克）125定位孔直徑（毫米）100注射壓力116頂出中心孔徑（毫米）兩側孔徑（毫米）Ø22孔距（毫米）230鎖模力900模具厚度（毫米）最大300最小200最大注射面積（厘米）320模板厚度（毫米）3003.4主流道的設計 主流道的設計參考教材塑料成型工藝與模具設計P114表5-2主流的部分尺寸：查教材塑料成型工藝與模具設計P103表4.2常用熱塑性塑料注射機型號和主要技術

43、規(guī)格XS-ZY-125：噴嘴球半徑=12；主流道小端直徑=6。則主流道小端直徑d=6+1=7; 球面配合高度h取10； 主流道錐角取30；主流道球面直徑SR=12+8=20; L和D還待定。因為定模板厚度和動模底板總長為71，所以澆口套L=71mm。經(jīng)計算d=2+1=3mm。3.5 澆口的設計因為該塑件是用一模4件型腔模，而且塑件表面粗糙度要求不高，澆口開在成型件的側面,可用邊緣型澆口,如下圖所示。3.6澆口位置的選擇 澆口的形式很多，但無論采取什么形式的澆口，其開設的位置對塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響都很大。在模具設計時，澆口位置及尺寸要求比較嚴格，它一般根據(jù)下述幾項原則來參考：a .盡量縮

44、短流動距離b.澆口應開設在塑件壁最厚處c.避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷d.考慮分子定向的影響e.減少或避免熔接痕提高熔接強度f.應有利于型腔中氣體的排除g.不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設置澆口h.澆口位置的選擇應注意塑件外觀質(zhì)量綜合以上原則和塑件形狀及技術要求決定將澆口設置在塑件側面。3.7 冷料穴和拉料桿的設計冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入行腔。為了使料流的流動性更好，在模具內(nèi)溫度更均勻.3.8排氣系統(tǒng)的設計 當塑料溶體填充型腔時，必須將型腔內(nèi)和澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利排出模外。如果型腔內(nèi)因各種因素沒有將產(chǎn)生的氣體排除干凈，

45、塑件就會形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填充缺料的成型缺陷，另外氣體受壓，體積縮小會產(chǎn)生高溫將導致素件局部碳化或燒焦，同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度。因此必須考慮排氣問題，注射模成型時排氣通常用如下三種方式進行：a、利用配合間隙排氣b、在分型面上開設排氣槽排氣c、利用排氣塞排氣本塑件可在分型面上開設排氣槽。，不必專門開設排氣系統(tǒng)。3.9溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)無論什么塑料進行注射成型，均有一個比較適宜的模具溫度范圍，在此模具溫度范圍內(nèi)，塑料熔體的流動性好，容易充滿型腔，塑件脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，力學性能以及表面質(zhì)量較高。為了使模溫控制在一理想的范圍內(nèi)，現(xiàn)設計一模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

46、。由于本次設計的塑料PP黏度和流動性大，模溫為50-90，故無須設計加熱系統(tǒng)，只需設計冷卻系統(tǒng)以確保合理的模溫。常用的冷卻方法有水冷卻、空氣冷卻和油冷卻，本設計采用水冷卻，經(jīng)濟實惠。（1）冷卻系統(tǒng)的設計原則與常見冷卻系統(tǒng)的結構冷卻系統(tǒng)的設計原則為：a.冷卻水道應盡量多b.冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等c.澆口出加強冷卻d.冷卻水道、入口溫差應盡量小e.冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置此外，冷卻水道的設計還必須盡量避免接近塑件的溶接部位以免產(chǎn)生溶接痕，降低塑件強度；（2）冷卻系統(tǒng)機構的確定塑件的形狀是變化萬千的，因此對于不同的塑件，冷卻水道的位置形狀也不一樣。本塑件為深型腔塑件，凸凹模設置直通

47、冷卻水道。如圖4所示:圖44.成型零件的設計與計算 成型零件決定塑件的幾何行狀和尺寸。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑料間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高強度、剛度及較好的耐磨性能。4.1.型腔的成型尺寸計算 按平均收縮率計算成型尺寸比較簡便易行，是最常用的計算方法，這里采用此方法。PVC平均收縮率去1%，塑件制造公差，對應模具制造公差IT10。參照塑料成型模具P104頁計算方法4.1.1型腔徑向尺寸計算 式中 型腔（孔）的最小尺寸型腔使用過程中允許的最大磨損量（取塑件

48、總誤差的1/6，一般在0.020.05mm之間）成型零件制造誤差（正值）塑件（軸）的最大尺寸 塑件公差（負值）出于修?？紤]，對型腔徑向尺寸來說易修大，預留一負修模余量,標上制造公差得型腔徑向名義尺寸：=+ 對于注塑模，型腔磨損量很小時，可用下式計算： = + 型腔徑向尺寸=40mm，Lpcp=40-0.56/2=39.72mm ；LMCP=39.72/(1-2.15%)=38.87mm模具型腔按IT10級精度制造，其制造偏差=0.12mm，=(38.87-0.12)+0.12=38.75+0.12mm4.1.2型腔的深度尺寸的計算 根據(jù)文獻中的內(nèi)容，型腔的深度尺寸按極限尺寸來計算,計算的公式是

49、：Hpcp=Hp-/2Hp指塑件上的高，為負偏差Hpcp =40-0.32/2=39.84mmHmcp = Hpcp/(1-scp)=39.84/(1-1%)=39.44mm若取修模余量為/2，則當型腔容易修深時取值為負HM=HMcp-= 39.358+0.084 mm 4.2 型腔側壁厚度和底板厚度計算4.2.1型腔側壁厚度計算本計算按整體式型腔側壁厚度計算，參考教材塑料成型模具P118公式：H=2.5（Rcp*S）1/2Rcp為平均半徑 S為壁厚Rcp為30mm H=40S=8.5mm4.2.2型腔的底板厚度的計算（1）按剛度條件計算時，計算公式為：B=30.175×pr4E&#

50、215;其中容許變形量=0.05mm；P-型腔的壓力（MP）取P=50MP ，r=13mm, E=2.1×105 所以，B3.1mm（2）按強度條件計算時，計算公式為B=33pr24 其中為型腔的材料的許用應力，我選的材料是45#鋼， =160MP所以， B=6.29根據(jù)以上的計算結果：側壁厚S和底板厚度B都應該取大值，所以 S=8.5mm ，B=6.29mm4.3 模架的選用 根據(jù)型芯,型腔的尺寸.因此選用的模架外形尺寸為: A250× 250的模架.5.合模導向機構的設計導向機構的保證動摸或上下模合模時正確定位和導向的零件。合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。

51、在這里我采用導柱導向的形式。5.1 導向機構的作用1）定位作用 模具閉合后，保證定?；蛏舷履５奈恢玫恼_，保證型腔形狀和尺寸的精度；導向機構在模具裝配過程中也起定位作用，便于裝配和調(diào)整。2）導向作用 合模時首先是導向零件接觸，引導動定模上下模準確閉合，避免型心先進入型腔造成成型零件的損壞。3）承受一定的側向壓力 承受塑料溶體在充型過程中產(chǎn)生單向側壓力和動模板自身的重力。5.2 導柱導向機構（一）導柱1、導柱的結構 其結構采用如圖5所示的結構：2、導柱結構和技術要求（1）長度 導柱導向部分長度=35+2080圖5 導柱=52mm.直徑 由于模架250×250型。選用比較大，參考塑料注射

52、模中小型模架標準的尺寸組合。選用：導柱d80×150×35.（2）形狀 導柱前端做倒角。（3）材料 導柱應具有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內(nèi)心，因此采用T10A鋼經(jīng)淬火熱處理，硬度應達到5055HRC。導柱固定部分表面粗糙度為Ra0.8。導向部分為Ra0.4。（4）數(shù)量布置 導柱均勻分布在模具四周如圖6所示：圖6（5）配合精度 導柱固定端與模板之間采用H7/m6的過度配合；導柱的導向部分采用H7/f7的間隙配合。（二）導套1 、導套的結構形式 導套的典型結構如圖9所示： 此類型導套為直導套，結構簡單，加工方便，適用于簡單模具或導套后面沒有墊板的場合：2、導套結構和技術要

53、求1）形狀 為使導柱順利進入導套，在導套的前端倒圓角。導柱孔最好做成通孔，以利于排出孔內(nèi)空氣及殘渣廢料。如模板較厚，導柱孔必須作成盲孔時，可在盲孔的側面打一小孔排氣。2）材料 導套用與導柱相同的材料或銅合金等耐磨材料制造，其硬度一搬應低與導柱硬度，以減輕磨損，防止導柱和導套拉毛。導套固定部分和導滑部分的表面粗糙度一般為 Ra0.8。因此選用：導套d=60×62的導套。GB 4619.3-84，材料T8A。固定形式和配合精度 采用H7/r6配合鑲入模板。參考實用注塑模設計手冊：6.推出機構的設計6.1 推出機構的設計原則塑件在從模具上取下以前,還有一個從模具的成型零件上脫出的過程,使塑件從成型零件上脫出的機構稱為推出機構。它包括以下幾個部分，脫模力的計算、推出機構、復位機構等的機構形式、安裝定位、尺寸配合以及某些機構所需的強度、剛度或穩(wěn)性校核。在設計此機構時，應遵守以下幾個原則：(1)推出機構應盡量設置在動模一側;(2)保證塑件不因推出而變形損壞;(3)機構簡單動作可靠;(