心型臺燈塑料注塑模具設計課件

1、河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文1前言1.1 模具工業(yè)在國民經濟中的地位模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量，效益和新產品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。早在1989年3月中國政府頒布的關于當前產業(yè)政策要點的決定中，將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。模具工業(yè)既是高新技

2、術產業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產業(yè)化的重要領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中6090的產品的零件，組件和部件的生產加工。模具制造的重要性主要體現在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經濟五大支柱產業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005年將達到170種。一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值

3、上億元。為了適應市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有80的模具需要更換。中國摩托車產量位居世界第一，據統(tǒng)計，中國摩托車共有14種排量80多個車型，1000多個型號。單輛摩托車約有零件2000種，共計5000多個，其中一半以上需要模具生產。一個型號的摩托車生產需1000副模具，總價值為1000多萬元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產周期，溝通外貿渠道，模具出口將會有很大發(fā)展

4、。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經濟的發(fā)展有著特別重要的意義。1.2 各種模具的分類和占有量模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。（1）沖模：沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產品的工具。沖模占模具總數的50以上。按工藝性質的不同，沖?？煞譃槁淞夏?，沖孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復合模，連續(xù)模。（2）鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型

5、是所用模具的總稱。按鍛壓設備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機用鍛模，水壓機用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機用鍛模，輥鍛機用鍛模，楔橫軋機用鍛模等。按工藝用途不同，鍛?？煞譃轭A鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數的35，而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。（4）壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數的6。

6、（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結模等。模具所涉及的工藝繁多，包括機械設計制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學科和行業(yè)，是一個多學科的綜合，其復雜程度顯而易見。1.3 我國模具工業(yè)的現狀自20世紀80年代以來，我國的經濟逐漸起飛，也為模具產業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。20世紀90年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產值在1990年僅60億元人民幣，1994年增長到130億元人民幣，1999年已達到245億元人民幣，2000年增至260270億元人民幣。今后預計每年仍

7、會以1015的速度快速增長。目前，我國17000多個模具生產廠點，從業(yè)人數五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達數千家，成為我國國內知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達

8、地區(qū)，現已有幾千家。 在模具工業(yè)的總產值中，企業(yè)自產自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。其中，沖壓模具約占50（中國臺灣：40），塑料模具約占33（中國臺灣：48），壓鑄模具約占6（中國臺灣：5），其他各類模具約占11（中國臺灣：7）。中國臺灣模具產業(yè)的成長，分為萌芽期（19611981），成長期（19811991），成熟期（19912001）三個階段。萌芽期，工業(yè)產品生產設備與技術的不斷改進。由于紡織，電子，電氣，電機和機械業(yè)等產品外銷表現暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商（如熱處理產業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃

9、，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。1981年1991年是臺灣模具產業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模具產業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自1982年起，臺灣地區(qū)就將模具產業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍”，大力推動模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關工業(yè)產品的外銷策略，全力發(fā)展整體經濟。隨著民生工業(yè)，機械五金業(yè)，汽機車及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從1985年起，模具產業(yè)已在推行計算機輔助模具設計和制造等CAD/CAM技術，所以臺灣模具業(yè)接觸CAD/CAM/CAE/CAT技術的時間相當早。成熟期，在國際化，自由化和國際分工的潮流下，1994年，1998年，由臺灣地區(qū)政府委托金

10、屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術研究與發(fā)展五年計劃”與“工業(yè)用模具技術應用與發(fā)展計劃”，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產業(yè)升級，朝向開發(fā)高附加值與進口依賴高的模具。1997年11月間臺灣憑借模具產業(yè)的實力，獲得世界模具協(xié)會（ISTMA）認同獲準入會，正式成為世界模具協(xié)會會員，。整體而言，臺灣模具產業(yè)在這一階段的發(fā)展，隨著機械性能，加工技術，檢測能力的提升，以及計算機輔助設計，臺灣模具廠商供應對象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機車運輸工具業(yè)，提升到計算機與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。1.4 世界五大塑料生產國的產能狀況 美國塑料(原料)的產量

11、多年來一直雄居各國之首。早在80年代前期，美國塑料產量就已達2000萬噸之多，1986年增至23l0萬噸，占全球總產量8100噸的28.5，此后美國塑料產量繼續(xù)呈現穩(wěn)定增長之勢，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分別增加到2710萬噸、2810萬噸、3010萬噸、3410萬噸、4000萬噸和4360萬噸，占世界總產量的比例從1996年起提高到30以上。2001年美國塑料產量為4170萬噸，其中以聚乙烯為最多，達1500多萬噸。其次分別是氯乙烯650萬噸、聚丙烯720萬噸、聚苯乙烯對酞酸脂320萬噸、聚苯乙烯280萬噸。國內塑料消費量(產量+進口量一出口量)，

12、美國也是全球最多的。美國的全部塑料消費量2001年為4280萬噸。美國人均塑料消費量也是很高的，2000年為159公斤，2001年略減為155公斤 ，居全球第3位。美國現有各種大小塑料企事業(yè)單位1萬多家，其中職工人數少于50人的占總數的53，50l00人的占21，100500人的占23，超過500人的占近4，職工總數近90萬人。在美國塑料制品加工業(yè)的就職人數達110萬，2001年的出貨金額為2150億美元，人均出貨金額為195美元。 德國是世界最大的塑料(原料)生產國之一，上世紀90年代初的1991年、1992年和1993年，德國塑料產量都為990多萬噸，1994年增達超過1000萬噸的111

13、0萬噸1998年達近1300萬噸，1999年為近1400萬噸，2000年增至1550萬噸，超過日本為世界第2大塑料生產國，2001年上升為1580萬噸，2002年已過1600萬噸。2001年德國生產的種種塑料原料中，聚乙烯為285萬噸(低密度聚乙烯160萬噸，高密度聚乙烯125萬噸)，氯乙烯175萬噸，聚丙烯160萬噸。德國2001年的國內塑料消費量為1280萬噸，其中聚乙烯265萬噸，聚丙烯155萬噸氯乙烯152萬噸。德國人均塑料消費量2001年為160公斤，在世界上僅少于比利時的172公斤，高于美國的155公斤，排在世界第2位。德國塑料制品加工業(yè)的職工總計有近30萬人，2001年的出貨金額

14、為360億美元，人均126美元。德國塑料制品加工企業(yè)中職工少于50人的占44，50100人的占28，100500人的占25，500人以上的占4。 中國塑料工業(yè)多年持續(xù)高速增長，1991年產量僅為250萬噸，1995年增為350萬噸，1998年超過700萬噸，到2002年已增達約1400萬噸，超過日本而成為世界第3大塑料原料生產國。中國今年塑料制品市場將持續(xù)走強，在包裝、工程、建材、農用和日用塑料制品等各個領域都將有較大幅度的增長，需求量將超過2500萬噸。其中包裝塑料制品今年需求量將超過850萬噸，工程塑料制品需求量將達400萬噸左右，建材塑料制品需求量將達300萬噸以上，農用塑料制品需求量將

15、在500萬噸左右，日用塑料制品需求量約為80萬噸左右。 日本在很長的時期內都是僅次于美國的世界第2大塑料生產國。一直到1997年，日本塑料產量曾經連續(xù)多年增長，年產量在70年代中期就已達500多萬噸，1987年突破1000萬噸，1991年達約1300萬噸，1992年和1993年因受日本經濟下滑的影響，產量略有減少，分別降至1258和1225萬噸。從1994年起產量再度增長，1994年、1995年和1996年分別回升到1300萬噸、1400萬噸和1470萬噸，1997年的產量又比上年增長3.7，達到1521萬噸，首次超過1500萬噸。但這種增勢在1998年受到遏制，產量大幅度減少。1998年，日

16、本塑料產量為1390萬噸，比上年減少了8.7。1999年和2000年日本塑料產量分別回升到1432萬噸和1445萬噸，但仍遠未恢復到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料產量再度下降至1400萬噸以下的1364萬噸和1361萬噸。2002年日本塑料(原料)產量減為1361萬噸。而中國則增為1366萬噸，日本又退居第4位。 韓國塑料產量增長十分迅速，1986年超過200萬噸，1990年增達300萬噸，1992年突破500萬噸，1994年、1996年和1997年分別上升到600多萬噸、700多萬噸和800多萬噸，1998年產量增至850萬噸，1999年突破900萬噸，2001年達1200

17、萬噸，躋身于世界5大塑料生產國之列。韓國塑料原料產品中以聚乙烯居首，2001年產量為340萬噸(低密度聚乙烯160萬噸，高密度聚乙烯180萬噸)，聚丙烯以238萬噸排在第2位，其次分別是聚酯161萬噸、氯乙烯124萬噸、ABS·AS樹脂86萬噸、聚苯乙烯77萬噸。韓國國內塑料消費量2001年420萬噸，只相當于產量的1/3略高。人均塑料消費量2001年為106公斤，韓國塑料制品加工業(yè)的職工總數2001年為3.1萬人，出貨金額為85億美元，人均276美元。 塑料產量位居世界前10名的國家和地區(qū)還有法國660萬噸、比利時600萬噸、中國臺灣598萬噸、加拿大432萬噸和意大利385萬噸(

18、均為2001年產量)。1.5 我國模具技術的現狀及發(fā)展趨勢20世紀80年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產值已超過機床工業(yè)的產值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。中國塑料模工業(yè)從起步到現在，歷經了半個多世紀

19、，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產照相機塑料件模具，多形腔小模數齒輪模具及塑封模具。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術，模具的電加工和數控加工技術，快速成型與快速制模技術，新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數量還是質量仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，

20、復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。（1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。（2）加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。（3）推廣CAD/CAM/CAE技術；模具CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地

21、提高模具設計制造水平。（4）重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術的不斷出現，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術，高速銑削加工技術，以及自動研磨拋光技術將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。2 注塑件的設計2.1 功能設計功能設計是要求塑件應具有滿足使用目的功能,并達到一定的技術指標.該塑件是日用品,承受外力的幾率不大,如沖擊載荷,振動,摩擦等情況比較少;塑件的工作溫度是室溫,這使得在材料選擇時對熱變形溫度,脆化溫度,分解溫度的要求降低;作為一種日用品,生產批量應該是大批大量生產,這樣,就必須考慮生產成本和模具壽命,在材料的選擇時要綜合各種因素;此外,塑料都

22、會老化,作為一種光學用品,還要考慮到材料的光氧化等問題.2.2 材料選擇通常,選擇塑件的材料依據是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求,以及原材料廠家提供的材料性能數據.對于常溫工作狀態(tài)下的結構件來說,要考慮的主要是材料的力學性能,如屈服應力,彈性模量,彎曲強度,表面硬度等.該塑件對材料的要求首先必須是透光性好,其次才是成型難易和經濟性問題,以下是對幾種透光性能較好材料的性能對比，如表2-1所示。+表2-1 材料的特性PS PC PMMA拉伸強度/MPa51.9 6672彎曲強度/MPa11095113斷裂伸長率/%280100落球沖擊強度J/m16422洛氏硬度（M）11582101氧指數（O

23、I）18.124.917.3熱變形溫度/ 85134100維卡軟化點/105153120馬丁耐熱溫度/112體積電阻率/·cm10102.1×101010吸水率% 0.050.131.19透光度/%88929393霧度% 30.90.9折射率 1.5921.5861.492價格（元/噸）1150123033000410001950020700 和機械加工一樣要考慮到加工工藝問題，模具成型也要考慮到材料的注塑特性，在各特點都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標準，以下是三種材料的性能和成型特性比較，如表2-2所示。表2-2 材料的性能和成型特性比較塑料品種性 能

24、特 點成 型 特 點模具設計注意事項使用溫度主要用途聚苯乙烯（非結晶型）透明性好，電性能好，抗拉強度高，耐磨性好，質脆，抗沖擊強度差，化學穩(wěn)定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射時應防止溢料，制品易產生內應力，易開裂 因流動性好，適宜用點澆口，但因熱膨脹大，塑件中 不宜有嵌件3080 裝飾制品，儀表殼，絕緣零件，容器，泡沫塑料，日用品等有機玻璃（非結晶型）透光率最好，質輕堅韌，電氣絕緣性好/但表面硬度不高，質脆易開裂，化學穩(wěn)定性較好，但不耐無機酸，易溶于有機溶劑流動性差，易產生流痕，縮孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射時速度不能太高合理設計澆注系統(tǒng)，便于充型，脫模斜度盡可能大，嚴格

25、控制料溫與模溫，以防分解收縮率取0.3580透明制品，如窗玻璃，光學鏡片，燈罩等聚碳酸酯（非結晶型）透光率較高，介電性能好，吸水性小，力學性能好，抗沖擊，抗蠕變性能突出，但耐磨性差，不耐堿，酮，酯耐寒性好，熔融溫度高，黏性大，成型前需干燥，易產生殘余應力，甚至裂紋，質硬，易損模具，使用性能好盡可能使用直接澆口，減小流動阻力，塑料要干燥，不宜采用金屬嵌件，脫模斜度2° 130脆化溫度為100在機械上做齒輪，凸輪，蝸輪，滑輪等，電機電子產品零件，光學零件等以上的性能分析對比中看出,在透光度方面三種材料相差不大，成型特性上以聚碳酸酯為好，由于是一般性民用品，所以價格上是需要考慮的，我們主要

26、要求是價格和透光度,其它如拉伸強度,斷裂伸長率等則是次要考慮的指標(這由塑件的工作環(huán)境決定),最終選定PS為塑件材料.因為除了質脆和抗拉強度不如其它兩種材料外，它所擁有的特性符合我們的塑件要求，但這些不是我們主要考慮的。2.3 結構設計 圖2-1 原始零件圖塑料制件的結構工藝性是指塑件結構對成型工藝方法的適應性.在塑料生產過程中,一方面成型會對塑件的結構,形狀,尺寸精度等諸方面提出要求,以便降低模具結構的復雜程度和制造難度,保證生產出價廉物美的產品;另一方面,模具設計者通過對給定塑件的結構工藝性進行分析,弄清塑件生產的難點,為模具設計和制造提供依據.2.3.1 對塑件的修改說明 塑件要求能夠放

27、置一對7#電池，安放小燈泡，外接系帶，所以要考慮到電池和燈泡的固定，開關的安放問題，關于零件的造型圖如圖2-3所示，詳細結構可參考零件圖紙。 （1）外型輪廓；原零件2D圖的心型曲線不規(guī)則,如圖2-1和2-2所示。在用PRO/E造型時總會造成曲面不能加厚的問題,用修剪曲面的辦法雖然能解決加厚問題,但整個塑件也不規(guī)則,給后續(xù)工作帶來不便.所以在保證基本外型的前提下對尺寸做了修改,目的是為了造型。（2）結構；原圖形有兩個小而薄的吊耳,且置于塑件外端,考慮到所有PS料硬而脆,這會使得兩個吊耳極易損壞,所以,改兩個吊耳為一個,設計吊耳,開關,燈泡在塑件中心位置,如圖2.2所 圖2-2 原始零件圖示,這樣

28、起到吊掛作用又不易損壞.設計凹槽使兩半燈罩配合,設置了三個鎖位加強. 最終確定的尺寸如圖2.2所示。2.3.2 壁厚 各種塑件,不論是結構件還是板壁,根據使用要求具有一定的厚度,以保證其力學強度.一般地說,在滿足力學性能的前提下厚度不宜過厚,不僅可以節(jié)約原材料,降低生產成本,而且使塑件在模具內冷卻或固化時間縮短,提高生產率;其次可避免因過厚產生的凹陷,縮孔,夾心等質量上的缺陷.以下是PS的壁厚推薦值:最小壁厚mm 小型件壁厚mm 中型件壁厚mm 大型件壁厚mm0.75 1.25 1.6 3.25.4該塑件屬于中小型件,從圖上看,塑件邊緣的壁很厚,達到5MM,殼體取中型件壁厚1.6,這樣使得整個

29、塑件的壁厚是不均勻的,但若減小邊緣壁厚,則對塑件的推出不利,而且有可能使電池不能安裝. 邊緣壁厚可用來放置推桿或推板。2.3.3 脫模斜度 由于塑件成型時冷卻過程中產生收縮,使其緊箍在凸?；蛐托旧?為了便于脫模,防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損,與脫模方向平行的塑件內,外表面都應具有合理的斜度.以下是PS的脫模斜度推薦值: 制件外表面 制件內表面 351.35° 301° 圖2-3 修改后的產品零件圖塑件內表面在造型時就有弧度,如果要有脫模斜度就是在凹槽和鎖位處,這不僅對脫模 有好處，而且可以更好的鎖緊。2.3.4 加強肋塑件上適當設置的加強肋可以防止塑件的翹曲變形

30、；沿著物料流動方向的加強肋還能降低充模阻力，提高融體流動性，避免氣泡，縮孔和凹陷等現象的產生。在該塑件中的加強肋起到引導物料流動的作用同時又對電池進行定位，高度比分型面低1MM，脫模斜度取2度，頂部倒圓角，低部倒角R，寬度取0.5T。通常加強肋的設計原則為高度低（過高時容易在彎曲和沖擊負荷作用下受損），寬度小，而數量多為好（塑件形狀所允許的情況下）。2.3.5 圓角塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時才采用尖角結構。尖角容易產生應力集中，在受力或受沖擊載荷時會發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時也有利于融料在模具型腔內的流動和塑件的脫模。圓角的取值與應力集中的關系

31、遵循R/T函數關系，當R/T=0.6以后應力集中變的緩和，該塑件大部分的圓角取R1，較大值取到R3。加強肋的圓角半徑值關系如表2-3所示。表2-3 肋的圓角半徑值關系表肋的高度/mm6.56.513131919圓角半徑 /mm0.81.51.53.02.55.036.5 塑件上其它的特征還有如孔，螺紋，嵌件，鉸鏈，文字和花紋等，各個特征都有其設計原則和特殊功能，因為該塑件沒有涉及，所以就不一一介紹2.4 塑件的尺寸精度及表面質量2.4.1尺寸精度（1）尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質量的首要標準，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設計時總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的

32、加工難度和制造成本。對塑件的精度要求，要具體分析，根據裝配情況來確定尺寸公差，該塑件是一般民用品，所以精度要求為一般精度即可，但是由于要保證兩半殼體的閉合，所以在凹槽和鎖位處應該對精度要求高些，對其要有公差配合要求，應選擇高精度。根據精度等級選用表，PS的高精度為2級，一般精度為3級。根據塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在100120范圍內，取MT2B級的公差數值為0.52 mm，MT3B級的公差數值為0.78 mm。（2）尺寸精度的組成及影響因素；制品尺寸誤差構成為： =+ （21）式中 制件總的成型誤差； 塑料收縮率波動所引起的誤差；模具成型零件制造精度所引起的誤差； 模具磨損后所引起的誤差；模

33、具安裝，配合間隙引起的誤差；影響塑料制品尺寸精度的因素比較復雜，歸納有以下三個方面。（1）模具 模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素。（2）塑料材料 主要是收縮率的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大。（3）成型工藝 成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮，從而影響尺寸精度。2.4.2塑件的表面質量表面質量是一個相當大的概念，包括微觀的幾何形狀和表面層的物理-力學性質兩方面技術指標，而不是單純的表面粗糙度問題。塑件的表觀缺陷是其特有的質量指標，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。該塑件要求對型腔拋光，

34、所以對粗糙度的要求比較高，查表得PS拋光后順紋路方向的表面粗糙度為0.02m，垂直紋路方向的表面粗糙度為0.26m。3 注塑成型的準備3.1 注塑成型工藝簡介注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機的料斗送入高溫的機筒內加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作。 圖3-1 注塑成型壓力時間曲線（1）物料準備；成型前應對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質等進行檢驗，并測

35、試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標。對于吸濕性強的塑料，應根據注射成型工藝允許的含水量進行適當的預熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數，對模具進行適當的預熱，以避免收縮應力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。（2）注塑過程；塑料在料筒內經過加熱達到流動狀態(tài)后，進入模腔內的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，注塑過程可以用如圖所示3.1所示。圖中T0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻；當模腔充滿熔體（T=T1）時，熔體壓力迅速上升，達到最大值P0。從時間T1到T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續(xù)流入模腔內以彌補因冷卻收縮而產生的空隙。由于塑料仍在流動，而溫度

36、又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結束（時間從T2到T3），由于模腔內的壓力比流道內高，會發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內的壓力迅速下降。倒流一直進行到澆口處熔體凝結時為止。其中，塑料凝結時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。（3）制件后處理；由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內經常出現不均勻的結晶、取向和收縮，導致制件內產生相應的結晶、取向和收縮應力，脫模后除引起時效變形

37、外，還會使制件的力學性能，光學性能及表觀質量變壞，嚴重時會開裂。故有的塑件需要進行后處理，常用的后處理方法有退火和調濕兩種。退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應力，此外，退火還可以對制件進行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的1020度至熱變形溫度以下1020度之間；調濕處理是一種調整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.調濕處理所用的加熱介質一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點為121，加熱溫度為100121，保溫時間與制件厚度有關，通常取29小時。3.2 注塑成型工藝條件1）溫度；注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度

38、和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現象”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。PS料與溫度的經驗數據如表3-1所示。表3-1 溫度的經驗數據料筒溫度 /噴嘴溫度/模具溫度/熱變形溫度 /后段中段前段1.82MPA0.45MPA15021017023019025024025057565962）壓力；注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度及對熔料進行壓實等。保壓力的大小取決于模具對

39、熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關。對于像PS流動性好的料，保壓力應該小些，以避免產生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據生產經驗，背壓的使用范圍約為3.427.5MPA。3）時間；完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產率，其中，最

40、重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產中注射時間一般為35秒，保壓時間一般為20120秒，冷卻時間一般為30120秒（這三個時間都是根據塑件的質量來決定的，質量越大則相應的時間越長）。確定成型周期的經驗數值如表3-2所示。表3-2 成型周期與壁厚關系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 經過上面的經驗數據和推薦值，可以初步確定成型工藝參數，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數設置也不一致，結合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數如表3-3所

41、示。表3-3 制品成型工藝參數初步確定 特性 內容 特性 內容注塑機類型 螺桿式 螺桿轉速（r/min） 48 噴嘴形式 直通式 模具溫度 50噴嘴溫度() 230 后段溫度() 150210中段溫度() 170230 前段溫度() 190250 注射壓力MPa 90 保壓力MPa 80注射時間s 1.5 保壓時間 s 5冷卻時間s 20 其他時間s 3成型周期s 30 成型收縮(%) 0.6干燥溫度() 6080 干燥時間() 13 后處理溫度70，保溫時間2小時。3.3注塑機的選擇3.3.1 注塑機簡介1956年制造出世界上第一臺往復螺桿式注塑機,這是注塑成型工藝技術的一大突破,目前注塑機

42、加工的塑料量是塑料產量的30%;注塑機的產量占整個塑料機械產量的50%.成為塑料成型設備制造業(yè)中增長最快,產量最多的機種之一.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。3.3.2 注塑機基本參數注塑機的主要參數有公稱注射量,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.這些參數是設計,制造,購買和使用注塑機的主要依據.(1)公稱注塑量；指在對空

43、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 1330 16

44、00 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,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,要求模板在整個行

45、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.3.3.3選擇注塑機（1）由公稱注射量選定注射機由注射量選定注射機.由PRO/E建模分析得（材料密度?。?總體積V=49.3cm；總質量M=56.5g；流道凝料V=0.5V(流道凝料的體積(質量)是個未知數,根據手冊取0.5V(0.5M)來估算,塑件越大則比例可以取的越小)；實際注射量為:V=49.3×1.5=73.95 cm；實際注射質量為：M=1.5M=56.5×1.5=84.75g；根據實際注射量應小于0.8倍公稱注射

46、量原則, 即： 0.8VV （31）V= V/0.8=79.35÷0.8=92.44 cm；（2）由鎖模力選定注射機 FF=A·P （32）=2·P=2××30×10=569.91 （KN）式中 F注射機的鎖模力（N）； A塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和；P型腔壓力，取P=30MPa ； D取的是塑件的平均直徑，D=110.5，D110mm ；結合上面兩項的計算，初步確定注塑機為表3-5所示，查國產注射機主要技術參數表取SZ-160/1000,主要技術參數如下。表3-5 國產注射機SZ-160/1000技術參數表特性內容特性內

47、容結構類型臥拉桿內間距(mm)360×260理論注射容積（cm）179移模行程(mm)280螺桿(柱塞)直徑(mm)44最大模具厚度(mm)360注射壓(MP)132最小模具厚度(mm)170注射速率(g/s)110鎖模形式(mm)液壓塑化能力(g/s)10.5模具定位孔直徑(mm)120螺桿轉速(r/min)10150噴嘴球半徑(mm)10鎖模力(KN)1000噴嘴口直徑-3.4 注射機的校核3.4.1 最大注塑量的校核為確保塑件質量，注塑模一次成型的塑件質量（包括流道凝料質量）應在公稱注塑量的35%75%范圍內，最大可達80%，最小不小于10%。為了保證塑件質量，充分發(fā)揮設備的能

48、力，選擇范圍通常在50%80%。 V =73.95 cm； V179 cm； =41.3%滿足要求。3.4.2 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力：FK A·P （33）1.2×2××30×10 683.892 KN 滿足要求。 式中 F注塑機額定鎖模力：1000KN； K安全系數，通常取1.11.2，取K=1.2； 3.4.3 塑化能力的校核由3.2.3初定的成型周期為30秒計算，實際要求的塑化能力為即：=2.465（g/s），小于注塑機的塑化能力10.5（g/s），說明注射機能完全滿足塑化要求。

49、3.4.4 噴嘴尺寸校核在實際生產過程中，模具的主流道襯套始端的球面半徑R2取比注射機噴嘴球面半徑R1大12 mm，主流道小端直徑D取比注射機噴嘴直徑d大0.51 mm，如圖3.2所示，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，所以，注射機噴嘴尺寸是標準，模具的制造以它為準則。 3.4.5 定位圈尺寸校核 圖3-2 噴嘴與澆口套尺寸關系注塑機固定模板臺面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱之為定位孔。注塑模端面凸臺徑向尺寸須與定位孔成間隙配合，便于模具安裝，并使主流道的中心線與噴嘴的中心線相重合。模具端面凸臺高度應小于定位孔深度。3.4.6 模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸應小于注塑機工作臺面的有效尺寸。模具長

50、寬方向的尺寸要與注塑機拉桿 間距相適應，模具至少有一個方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注塑機的工作臺面上。3.4.7 模具厚度校核模具厚度必須滿足下式： H H H （34） 170 301 360 滿足要求。式中 H所設計的模具厚度 301 mm； H注塑機所允許的最小模具厚度170 mm；H注塑機所允許的最大模具厚度360 mm；3.4.8 模具安裝尺寸校核注塑機的動模板，定模板臺面上有許多不同間距的螺釘孔或“T”形槽，用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種：螺釘固定，壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具常用這種方法），模具動，定模板上的螺孔及其間距，必須與注塑機模板臺面上對應的螺孔一

51、致；采用壓板固定時（中，小模具多用這種方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有較大的靈活性。該模具外形尺寸為300×400屬中，小型模具，所以采用壓板固定法（一般認為當尺寸在500×500內為中，小模具）。3.4.9 開模行程校核所選注塑機為全液壓式鎖模機構，最大開模行程受模具厚度影響。此時最大開模行程S等于注塑機移動、固定模板臺面之間的最大距離減去模具厚度。SH+H+（510）mm （35）280 15+67+10 28092 滿足要求。 式中 S注塑機移模行程280 mm；H推出距離15 mm；H流道凝料與塑件高度67 mm。4 模具設計4.1 塑料配方說明塑料配方

52、設計是塑料制品成型加工中在加工設備和工藝參數確定之后所必須進行的重要環(huán)節(jié),設計水平的高低直接關系到塑料制品的最終使用性能的優(yōu)劣,也是應用現代技術對塑料進行改性的過程,其技術含量極高.一個成功配方的產生是多年實踐經驗與應用高新技術的結局.塑料是以高分子聚合物為主要成分,加入一定量添加劑而組成的一種混合物,添加劑是由一系列為改變塑料的某些性能而添加的混合物,通常為填充劑,增塑劑,穩(wěn)定劑,潤滑劑,著色劑等.根據PS的特性及使用性能要求,配方中應含有以下添加劑.填充劑玻璃微珠；PS成型后易產生內應力,添加玻璃微珠使塑料的流動性好,殘余內應力分布均勻,使光的漫反射率為80%88%。增韌劑SBS,ABS,EPR；PS的沖擊性能很差,是一種十分脆的材料,增韌改性是必須的。光穩(wěn)定劑氧化鋅；塑料制品在日光或強熒光下，由于吸收紫外光的能量，引發(fā)氧化反應，導致聚合物降解，使制品的外觀或內在性能變壞，這一過程稱為光氧化或光老化。潤滑劑硬脂酸及其鹽類；對塑料的表面去潤滑作用,防止塑料在成型加工時黏模,同時提高塑料制品表面光潔度。著色劑粉紅色；在塑料制品中，需要著色的大約占80%左右，著色的目的有1：增加制品美感，以吸引消費者的購買欲望2：提高產品的耐候性，主