畢業(yè)論文——基于UG的臺燈注塑模具設計

1、 畢業(yè)設計（論文）題目： 基于UG的臺燈注塑模具設計 院 (系)： 機電工程系 專 業(yè)： 機械制造與自動化 姓 名： 學 號： 58010220100119 指導教師： 二一二年十二月二十六日畢業(yè)設計（論文）任務書學生姓名 學 號 專 業(yè)機械制造與自動化院（系）機電工程系畢業(yè)設計（論文）題目汽車輪轂的加工工藝及工裝設計任務與要求一、設計的任務：1、綜合運用平時所學理論基礎，基本知識和基本技能，提高和分析解決實際問題的能力。2、查閱相關文獻和資料，制定設計或實驗方案。3、參考文獻不得少于6篇。4、設計、計算、繪圖。5、總結和撰寫論文。6、在規(guī)定時間內完成老師布置的論文內容。二、設計的要求：1、內

2、容豐富，立意新穎。2、資料詳實，運用得當。3、語體正確，合符規(guī)范。4、層次清晰，中心突出。5、論證充分，結論合理。6、正文不少于 4000 字。完成時間段2012年12月3日 至2013年3月23日 共16 周指導教師單位機電工程系職 稱高級工程師院（系）審核意見畢業(yè)設計(論文)進度計劃表日 期工 作 內 容執(zhí) 行 情 況指導教師簽 字2012.12.03-12.10論文選題良 好張下煉2012.12.11-12.21搜集資料良 好張下煉2012.12.22-12. 31擬定初稿良 好張下煉2013.01.01-01. 31修改中稿良 好張下煉2013.02.01-03.08確定終稿良 好張下

3、煉2012.03.09-03.15 交電子檔、 打印稿2份良 好張下煉2013.03.16-03.23答辯準備良 好張下煉教師對進度計劃實施情況總評 簽 名： 年 月 日 本表作評定學生平時成績的依據之一畢業(yè)設計(論文)中期檢查記錄表學生填寫畢業(yè)設計(論文)題目：汽車輪轂的加工工藝及工裝設計學生姓名： 學號： 專業(yè)：機械制造與自動化指導教師姓名： 職稱：高級工程師檢查教師填寫畢業(yè)設計(論文)題目工作量飽滿一般不夠畢業(yè)設計(論文)題目難度大適中不夠畢業(yè)設計(論文)題目涉及知識點豐富比較豐富較少畢業(yè)設計(論文)題目價值很有價值一般價值不大學生是否按計劃進度獨立 完成工作任務學生畢業(yè)設計(論文)工作

4、進度填寫情況指導次數學生工作態(tài)度認真一般較差其他檢查內容：存在問題及采取措施：檢查教師簽字： 年 月 日院（系）意見(加蓋公章)： 年 月 日摘要塑料工業(yè)是發(fā)展很快的一個材料工業(yè)，是制造合成樹脂和塑料制品的高分子化工部門，也有把塑料加工機械和模具的制造工業(yè)包括在內的。塑料工業(yè)的生產量和品種，主要依賴于合成樹脂的生產和開發(fā)，因此與石油化工關系密切；塑料又以其質輕、比強度高、耐腐蝕、生產效率高、能耗低等特點，在機械制造，建筑等部門的某些領域，可取代金屬和木材；在電子、電器等部門，塑料已成為必需材料之一；塑料制品廣泛用于農業(yè)生產和人民生活之中；在包裝方面，可以說當今沒有塑料，幾乎就沒有現代化的包裝工

5、業(yè)。而注塑模具是其中發(fā)展較快的一種，因此，研究注塑模具對塑料產品的發(fā)展以及生活中的應用都很有意義。本設計主要介紹注射成型的基本原理，首節(jié)主要介紹了模具的現狀以及發(fā)展，模具工業(yè)以后的發(fā)展，第二節(jié)注塑件的設計，以及如何選擇材料。第三節(jié)介紹了注塑模型的準備及成型工藝和注塑機的選擇，第四節(jié)開始設計心型臺燈注塑模，簡單介紹了分型面的定義，澆注系統的工作流程，以及主要介紹了溫度系統的設計和調節(jié)。通過本設計的研究，可以對注塑模具有個初步的了解，以及模具的基本結構的初步認識，從而提高工作效率。關鍵詞：塑料模具 ；澆注系統 ；注塑成型Plastics industry is the development of

6、 a material industry, synthetic resins and plastic products are manufactured of high molecular chemical sector, there is manufacture of plastics processing machinery and moulds industry included. Plastic industrial of production and varieties, main rely on Yu synthetic resin of production and develo

7、pment, therefore and oil chemical relationship close; plastic and to its quality light, and than strength high, and resistance corrosion, and production efficiency high, and energy consumption low features, in machinery manufacturing, building, sector of some area, can replaced metal and wood; in el

8、ectronic, and electrical, sector, plastic has become required material one; plastic products broad for agricultural production and people life in; in packaging area, can said today no plastic, Almost no modern packaging industry. Injection mould is developed rapidly, therefore, study of injection mo

9、lds for plastic products in development and application of life is very meaningful. The design introduces the fundamentals of injection molding, the first section focuses on the present situation and development of die and mold industrial future development, design of injection molded parts in secti

10、on II, as well as how to select materials. Section III describes the injection model preparation and selection of molding and injection molding machine, injection mould for the fourth section begins design of heart-shaped table lamp, a brief parting surface definition, gating system workflow, and in

11、troduces the design and regulation of temperature system. Through the study of the design, a preliminary understanding of the injection molds, as well as the preliminary understanding of the basic structure of mould, to enhance efficiency. Key words: plastic moulds gating system; injection molding目

12、錄摘要5第一章 緒 言8第一節(jié) 模具工業(yè)在國民經濟中的地位81.2 我國模具工業(yè)的現狀81.3 我國模具技術的現狀及發(fā)展趨勢92 注塑件的設計102.1 功能設計10+表2-1 材料的特性103 注塑成型的準備133.1 注塑成型工藝簡介134 模具設計17第一節(jié) 塑料配方說明17設計原則22結 論24致 謝25參考文獻26第一章 緒 言第一節(jié) 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

13、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

14、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

15、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。1.2 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

16、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)達地區(qū)，現已有幾千家。1.3 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

17、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，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

18、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，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

19、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

20、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

21、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 塑料名稱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（OI）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/cm10102.1101010吸水率% 0.050.131.19透光度/%88929393霧度% 30

22、.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 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

23、，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，便于充型，脫模斜度盡可能大，嚴格控制料溫與模溫，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

24、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

25、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.2.4 對塑件的修改說明 塑件要求能夠放置一對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

26、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所示,這樣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。 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

27、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

28、為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子容易被凝結，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。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外，還會使制件的力學性能，光學性能

29、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。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1.82MPA0.45MPA1502101702301902502402505

30、7565962）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

31、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。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

32、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注塑機的選擇注塑

33、機簡介注塑機的分類方式很多,目前尚未形成完全統一標準的分類方法.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。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

34、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 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調,若塑化能力高而機器的空循

35、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.選擇注塑機（1）由公稱注射量選定注射機由注射

36、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=49.31.5=73.95 cm；實際注射質量為M=1.5M=56.51.5=84.75g；根據實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則, 即： 0.8V V （31） V= V/0.8 =79.350.8=92.44 cm；（2）由鎖模力選定注射機FF=AP （32） =2P=23010=569.91 （KN）式中 F注射機的鎖模力（N）； A塑件和澆注系統

37、在分型面上的投影面積之和；P型腔壓力，取P=30MP ； 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容結構類型臥拉桿內間距(mm)360260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

38、/min)10150噴嘴球半徑(mm)10鎖模力(KN)1000噴嘴口直徑-4 模具設計第一節(jié) 塑料配方說明1,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

39、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，主要是通過著色劑防紫外線功能而實現的?？咕鷦┝姿徜喯点y離子抗菌劑；考慮到該產品人們可能會作為玩具把玩,因此需要做此設

40、計.很多塑料制品的表面會滋生致病細菌，與人接觸后可能導致如感冒，咽炎，流行性腦膜炎，肺結核等疾病的傳播。塑料抗菌改性是在樹脂中加入抗菌劑，其逸出塑料表面后，可將沾在塑料表面的細菌殺死或抑制細菌的繁殖，保持自身的清潔狀態(tài)。4.2 分型面的確定 根據分型面的選擇原則： （1）便于塑件脫模； （2）在開模時盡量使塑件留在動模； 4-1 分型面的位置（3）外觀不遭到損壞；（4）有利于排氣和模具的加工方便。結合該產品的結構,分型面確定在塑件的最大投影面積上.如圖4-1所示。4.3型腔數目的確定注塑模的型腔數目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數目的確定時主要考慮以下幾個有關因素：（1）塑件的尺寸

41、精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生產效益；（4）模具制造難度。考慮到該塑件是一般日用品,查手冊得塑件的經濟精度推薦4級,這個產品是兩個殼件的組合,所以初定為一模兩腔最合理.排列形式如圖4-2所示。4.4澆口確定PS料的流動性好,可適用于各種澆口,為了不影響外觀,簡化模局結構,確定使用側澆口。4.5模具材料的選擇現有的模具模架已經標準化,所以在模具材料的選擇時主要是根據制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和型芯材料.如何合理的選擇模具鋼,是關系到模具質量的前提條件,如果選材不當 圖4-2 型腔的排布形式則所有的精密加工所投入的工時,設備費用將浪費。在選擇模具鋼時,首先必須考慮材料的使用性

42、能和工藝性能,從使用性能考慮:硬度是主要指標之一,模具在高應力作用下欲保持尺寸不變,必須有足夠的硬度,當承受沖擊載荷時還要考慮折斷,崩刃問題,所以韌性也是一重要指標,耐磨性是決定模具壽命的重要因素,從PS特性看,這三項指標是必須要滿足的,此外還有紅硬性,抗壓屈服強度和抗彎強度和熱疲勞能力的指標。從工藝性能考慮:要熱加工工藝好,加工溫度范圍寬,冷加工性能如切削,銑削,拋光等加工性能好,此外還要考慮淬透性和淬硬性,熱處理變形和氧化脫碳等性能.另外從經濟考慮,要求材料來源廣,價格低。查手冊選擇模仁的材料是4Cr13.屬馬氏體類型不銹鋼,該鋼機械加工性能較好,經熱處理(淬火及回火)后,具有優(yōu)良的耐腐蝕

43、性能,拋光性能,較高的強度和耐磨性,適于制造承受高負荷,高耐磨及在腐蝕介質作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等.有關參數如下:物理性能。臨界溫度（）AC1：820 ； AC3： 1100；線膨脹系數：10.5(在20100)熱導率：27.6W.(M.K)-1 (在20左右)彈性模量（MP）210000223500 (20左右)4.6澆注系統設計注塑模的澆注系統是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內在和外表質量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設計及加工的復雜程度，所以澆注系統是模

44、具設計中的主要內容之一。主流道主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關，如圖所示：主要參數： 錐角=3；內表面粗糙度Ra=0.63；小端直徑D=d+(0.51)mm；半徑R=R+(12)mm；材料T8A；由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質的鋼材單獨加工和熱處理。分流道 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆

45、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 6.510 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

46、流道內的壓力損失，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6mm。冷料穴冷料穴一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫，此外，開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出，冷料穴的尺寸 宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端直徑。澆口澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統的關鍵部分，澆口的形狀，數量，尺寸和位置對塑件的質量影響很大，澆口的主要作用有兩

47、個，一是塑料熔體流經的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。澆口的類型有很多，有點澆口，側澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定，該模具采用側澆口，其有以下特性:形狀簡單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證；試模時如發(fā)現不當，容易及時修改；能相對獨立地控制填充速度及封閉時間；對于殼體形塑件，流動充填效果較佳。設計導柱和導套需要注意的事項有：1）合理布置導柱的位置，導柱中心至模具外緣至少應有一個導柱直徑的厚度；導柱不應設在矩形模具四角的危險斷面上。通常設在長邊離中心線的1/3處最為安全。導柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。2）導柱工作

48、部分長度應比型芯端面高出68 mm，以確保其導向與引導作用。3）導柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時可采取更低的配合要求；導柱固定部分配合精度采用H7/k6；導套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長度通常取配合直徑的1.52倍，其余部分可以擴孔，以減小摩擦，降低加工難度。4）導柱可以設置在動?；蚨＃O在動模一邊可以保護型芯不受損壞，設在定模一邊有利于塑件脫模。4.7成型零件工作尺寸的計算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。該塑件有需要配合的地方，所以對尺寸的要求比較高，但由于該塑件不是規(guī)則的圓柱形，其基本線條是由5段圓弧組成

49、，如圖4-10所示：忽略頂尖圓角的影響，現在只考慮剩余的4段圓弧，因為是對稱結構，所以只要保證其中一半的精度尺寸就可以保證整個塑件在配合處的尺寸（即近似的把塑件當成兩個規(guī)則圓柱形的組合體）。成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進行計算；前一種方法簡便，但不適合精密塑件的模具設計，后一種復雜，但能較好的保證尺寸精度。本設計采用平均值法。 4.8排氣設計在塑料熔體填充注射模腔過程中，模腔內除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而形成的水蒸汽，塑料局部分解產生的低分子揮發(fā)氣體，塑

50、料助劑揮發(fā)（或化學反應）所產生的氣體以及熱固性塑料交聯硬化釋放的氣體等；這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排出模腔，將在制件上形成氣孔，接縫，表面輪廓不清，不能完全充滿型腔，同時，還會因為氣體被壓縮而產生的高溫灼傷制件，使之產生焦痕，色澤不佳等缺陷。模具的排氣可以利用排氣槽排氣，分型面排氣，利用型芯，推桿，鑲件等的間隙排氣。PS料推薦的排氣槽深度為0.02。排氣設計原則：通常，選擇排氣槽的開設位置時，應遵循以下原則：1）排氣口不能正對操作者，以防熔料噴出而發(fā)生工傷事故；2）最好開設在分型面上，如果產生飛邊易隨塑件脫出；3）最好設在凹模上，以便于模具加工和清模方便；4）開設在塑料熔體最后才能填充的

51、模腔部位，如流道或冷料穴的終端；5）開設在靠近嵌件和制件壁最薄處，因為這樣的部位最容易形成熔接痕；6）若型腔最后充滿部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或活動的型心時， 可在型腔相應部位鑲嵌燒結的多孔金屬塊，以供排氣；7）高速注射薄壁型制件時，排氣槽設在澆口附近，可使氣體連續(xù)排出； 圖4-12 排氣槽位置排氣槽的開設位置尺寸如圖4.9所示：若制件具有高深的型腔，那么在脫模時需要對模具設置引氣系統，那是因為制件表面與型心表面之間在脫模過程中形成真空，難于脫模，制件容易變形或損壞。熱固性塑料制件在型腔內的收縮小，特別是不采用鑲拼結構的深型腔，在開模時空氣無法進入型腔與制件之間，使制件附粘在型腔的情況比熱塑性制件更甚，因此，必須引入引氣系統。4.9溫度調節(jié)系統設計在注塑成型過程中，模具的溫度直接影