机械毕业设计（论文）-基于反求的滴灌支架塑料模设计【全套图纸UG三维】 .doc

浙江工业大学博士学位论文毕业设计说明书课题名称： 基于反求的滴灌支架塑料模设计 学生姓名 学 号 所在学院 机械工程学院 专 业 模具设计与制造 班 级 指导教师 起讫时间：2011 年2 月11 日2011 年4 月15 日5浙江机电职业技术学院毕业设计说明书基于反求的滴灌支架塑料模设计摘要模具生产水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标准。论文是建立在对滴灌支架塑料模设计上的。本文对国内外塑料模的发展现状进行分析并了解了塑料注射技术。论文从理论上对滴灌支架模具结构设计进行分析，确定注塑机参数，并对注塑模具各部分结构进行详细设计，设计部分主要包括注塑模凸模、凹模、排气系统、浇注系统、冷却系统、脱模系统、导向系统的设计。为保证设计的正确性，本次设计应用ug软件进行滴灌支架模具的三维设计，应用autocad进行模具的二维设计。关键词：机械设计；abs；推出机构；侧抽；注射模；潜伏式浇口。全套图纸，加153893706目 录摘要i第1章 绪论11.模具工业的概况12.我国塑料模具工业技术现状及地区分布23.我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向54 .注塑模具cad发展概况及趋势5第2章 选择与分析塑料原料72.1 选择制件材料72.2分析制件材料性能92.2.1 分析制件材料的使用性能92.2.2 分析塑料工艺性能102.2.3 结论11第3章 确定塑料成型方式及工艺过程113.1 塑件成型方式的选择113.2 成型工艺规程123.2.1成型前的准备123.2.2注射过程143.2.3塑件后处理14第4章 分析塑件结构工艺性154.1 塑件表面质量分析154.2 塑件的结构工艺性分析15第5章 确定塑件成型工艺参数17第6章 注塑机的选取196.1 依据最大注射量初选设备196.1.1 计算塑件的体积196.1.2 计算塑件的质量196.1.3 计算每次注射进入模具塑料总体积（总质量）196.2 依据最大锁模力选设备20第7章 浇注系统的设计217.1 主流道设计217.2分流道的设计227.3 浇口设计237.4 冷料穴设计257.5 设计排气和引气系统设计26第8章 模架的选用288.1确定模架组合形式288.2 凹模结构设计288.3.型芯的结构设计298.4确定型腔侧壁厚度和支承板厚度298.5 模板厚度308.6 选择模架类型30第9章 冷却系统设计319.1 调温系统计算319.2 调温系统结构设计31第10章 推出机构的设计3210.1推出力f计算3210.2 推出方式3310.3 推出机构的复位33第11章 侧向抽芯机构33第12章 结论34参 考 文 献35致 谢35第1章 绪论1.模具工业的概况 在讨论注塑模设计之前，先要对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发展方向有一个较清晰的了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。首先要对模具有一个整体的认识。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备之一。作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济发展起着不容质疑的作用。 模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为是所有工业中的“关键工业” ；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力” 。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。 塑料模具工业是随塑料工业的发展而发展的。塑料工业是一门新兴工业。自塑料问世后的几十年以来，由于其原料丰富、制作方便和成本低廉，塑料工业发展很快，它在某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成为各个工业部门不可缺少的材料。 目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。特别是在办公设备、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建筑业产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已经向塑料化方向发展。目前，世界的塑料产量已超过有色金属产量的总和。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。2.我国塑料模具工业技术现状及地区分布在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。还能生产厚度仅为0. 08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等。注塑模型腔制造精度可达0. 02 0. 05mm，表面粗糙度ra0. 2 u m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达50 100万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了c-mold气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率不到10%,与国外的5080%相比，差距较大。 在制造技术方面，cad/cam/cae技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的cad/cam系统，如美国eds的ug ii、美国parametric technology公司的pro/engineer、美国cv公司的cads5、英国deltacam公司的doct5、日本hzs公司的crade、以色列公司的cimatron、美国ac-tech公司的c-mold及澳大利亚moldflow公司的mpa塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了cad/cam的集成，并能支持cae技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具cad/cam技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模cad/cam系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的caxa系统、华中科技大学开发的注塑模hsc5.0系统及cae软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具cad/cam技术创造了良好条件。近年来，国内己较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如:p20、3cr2mo、pms、sm i、sm ii等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。技术比较见表1。表1: 国内外塑料模具技术比较表项目国外国内注塑模型腔精度0. 0050. 01mm0.020.05mm型腔表面粗糙度ra0.010. 05 umra0.20 um非淬火钢模具寿命10-60万次1030万次淬火钢模具寿命160300万次50100万次热流道模具使用率80%以上总体不足10%标准化程度7080%小于30%中型塑料模生产周期一个月左右24个月 我国模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比有很大的差距，但在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速。据统计，我国现有模具生产厂近2万家，从业人员约50万人，“九五”期间的年增长率为13%. 2000年总产值为270亿元，占世界总量的5%。2008年总产值为450亿元，近十年来增长率为15%以上。但从总体上看，自产自用占主导地位，商品化模具仅为1/3左右，国内模具生产仍供不应求，特别是精密、大型、复杂、长寿命模具，仍主要依赖进口。目前，就整个模具市场来看，进口模具约占市场总量的20%左右，其中，中高档模具进口比例达40%以上。因此，近年来我国模具发展的重点放在精密、大型、复杂、长寿命模具上，并取得了可喜的成绩，模具进口逐渐下降，模具技术和水平也有长足的进步。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型精密、复杂、长寿命等中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量增加较快，其能力提高显著；股份制改造步伐加快，等等。从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，这2个省的模具产值已占全国总量的六成以上。江苏、上海、山东、安徽等地目前发展态势也很好。我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多，其差距主要表现在下列六方面：(1)国内自配率不足80，中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60。(2)企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。(3)模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低很多，而模具生产周期却要比国际先进水平长很多。(4)开发能力弱，经济效益欠佳。我国模具企业技术人员比例较低，水平也较低，不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。(5)模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。(6)与国际先进水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。 纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。 在科技发展中，人是第一因素，因此我们要特别注重对知识的更新与学习，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。在教学中积极采用多媒体与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。我国模具工业是一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代即将到来。3.我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。模具技术的发展趋势主要是： cad、cam、cae的广泛应用及其软件的不断先进和cadcamcae技术的进一步集成化、一体化、智能化； pdm(产品数据管理)、capp(计算机辅助工艺设计管理)、kbe(基于知识工程)、erp(企业资源管理)、mis(模具制造管理信息系统)及internet平台等信息网络技术的不断发展和应用； 高速、高精加工技术的发展与应用； 超精加工、复合加工、先进表面加工和处理技术的发展与应用； 快速成型与快速制模(rprt)技术的发展与应用； 热流道技术、精密测量及高速扫描技术、逆向工程及并行工程的发展与应用； 模具标准化及模具标准件的发展及进一步推广应用； 优质模具材料的研制及正确选用； 模具自动加工系统的研制与应用； 虚拟技术和纳米技术等的逐步应用。4 .注塑模具cad发展概况及趋势 计算机辅助设计(computer aided design, cad)是当代计算机应用的一个重要领域。随着计算机硬件和软件技术水平的迅速提高，cad技术及其应用一直处于日新月异的发展浪潮中。作为cad技术应用的一个十分重要的方面，塑料模具计算机辅助设计、模拟分析与制造，即模具cad、cae和cam也一直是国内外普遍关注的热点。三十多年来，国外注射模cad技术发展相当迅速。70年代己开始应用计算机对熔融塑料在圆盘形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初，人们成功地采用有限元法分析三维型腔内塑料熔体的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十年来，注射模cad技术在不断进行理论和实验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些高水平的商品软件逐步推出，并在推广和实际使用中不断改进、提高和完善。第2章 选择与分析塑料原料2.1 选择制件材料选择滴灌支架（如图1-1所示）材料。该制件采用塑料为原料，下面分析各种塑料的性能。 图1-1 滴灌支架二维与三维图形ps:具有非常好的化学稳定性、热稳定性、透光性(透光率88%92%)，电绝缘特性(是目前最理想的高频绝缘材料)以及很微小的吸湿倾向。能够抵抗水、稀释的无机酸，但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀，并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。ps的收缩率在0.4%0.7%之间，常用收缩率0.5%，ps的流动性极好，成型加工容易。易着色，装饰性能好。ps的最大缺点：质地硬而脆，塑件由于内应力而易开裂。它的耐热性低，智能在不高的温度下使用，易老化。适用于制作绝缘透明件、装饰件及化学器、光学仪器等零件pe:它的特点是软性，无毒，价廉，加工方便，识水性小，可不用干燥，流动性好，耐腐蚀性、电绝缘性优良。可以氯化辐照该性，可用玻璃纤维增强。高密度聚乙烯熔点、刚性、硬度和强度较高，吸水性小，有突出的电气性能和良好的耐辐射性。低密度聚乙烯柔软性、伸长率、冲击强度和透明性较好。适用于制作耐腐蚀零件、绝缘零件和薄膜等。pp:密度小，强度、刚度、耐热性均由于hdpe，硬度比hdpe高，可在100左右使用。具有优良的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆、不耐磨、易老化。适用于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。abs:综合性能较好，冲击韧度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电性能良好；易于成型和机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好，可作双色成型塑件，且表面可镀铬。适用于一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电信结构零件。pc:突出的冲击强度，较高的弹性模量和尺寸稳定性，无色透明，着色性好，耐热性比尼龙、聚甲醛高，抗蠕变的电绝缘性较好，耐蚀性、耐磨性良好。但自润性差，不耐碱、酮、胺、方向经。有应力开裂倾向，高温易水解，与其他树脂相容性差。适用于仪表小零件、绝缘透明件和耐冲击零件。对上述多种塑料的性能与应用进行综合比较，该制件的材料可选择苯乙烯-丁二烯-丙烯晴共聚物(abs)为最佳，能符合制品功能要求。2.2分析制件材料性能2.2.1 分析制件材料的使用性能查参考资料注塑模具设计使用教程及相关塑料模具设计资料可得：abs属热塑性非结晶型塑料，密度为1.05g/cm。abs制品强度高、刚性好，硬度、耐冲击性、制品表面光泽性好，耐磨性好，成型加工性，尺寸稳定性好，周色性能、电镀性能都好。其缺点是不耐有机溶剂，耐气候性差，在紫外线下易老化。abs的典型用途：在机械工业上用来制造齿轮、喷叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽；冷藏库和冰箱衬里等；汽车工业上用abs制造汽车仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒，挡泥板、扶手、热空调节导管、加热器等，还有用abs夹层板制小轿车车身;abs还可以用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴、电话机壳体、收录机壳体、打字机键盘、电冰箱、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。2.2.2 分析塑料工艺性能(1) 无定形料，其品种牌号很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。(2) 吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件要求长时间预热干燥。(3) 流动性中等，溢边料0.04mm左右。(4) 比基苯乙烯加工困难，易取高料温、模温。料温对物料性能影响较大，料温过高易分解对要求精度较高塑件模温宜取5060，要求光泽及耐热型料宜取6080。注射压力比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射机时料温为180230，注射压力为100140mpa。螺杆式注射机则取160220、70100mpa为宜。(5) 模具设计时要注意浇注系统选择交口位置、形式、定出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹，脱模斜度宜取2以上。将苯乙烯-丁二烯-丙烯晴共聚体（abs）的性能特点归类可得表21内容：表21 原材料苯乙烯-丁二烯-丙烯晴共聚体（abs）分析塑料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点苯乙烯-丁二烯-丙烯晴共聚体（abs）属于热塑性塑料线型结构非结晶型材料可在110115使用，也可在-40下使用有一定的化学稳定性和良好额介电性能，同时还耐酸、碱、盐、油、水等综合性能较好，冲击韧度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性；电性能良好；易于成型和机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好，可作双色成型塑件，且表面可镀铬熔融温度高，但熔体粘度大；流动性差结论(1) 无定形料，其品种牌号很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。(2) 吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件要求长时间预热干燥。(3) 流动性中等，溢边料0.04mm左右。(4) 比基苯乙烯加工困难，易取高料温、模温。料温对物料性能影响较大，料温过高易分解对要求精度较高塑件模温宜取5060，要求光泽及耐热型料宜取6080。注射压力比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射机时料温为180230，注射压力为100140mpa。螺杆式注射机则取160220、70100mpa为宜。(5) 模具设计时要注意浇注系统选择交口位置、形式、定出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹，脱模斜度宜取2以上2.2.3 结论滴灌器制件为工业用品，要求具有一定的强度、耐腐蚀性和耐磨性能，中等精度。采用abs材料，产品的使用性能基本能满足要求，但在成型时，要注意选择合理的成型工艺，对原料不需要进行干燥、采用50100mpa的注射压力和210280的注射温度。第3章 确定塑料成型方式及工艺过程3.1 塑件成型方式的选择塑料成型的种类很多，包括各种模塑成型、层压成型和压延成型等。其中模塑成型种类较多，如注射成型、挤出成型、压缩模塑、传递模塑等，约占全部塑料制品加工量的90%以上。表3-1列出了常用的成型加工方法与模具。 表3-1-常用的塑料成型方法及模具序号成型方法成型模具用 途1注射成型注射模电视机外壳、食品周转箱、塑料盆、桶、汽车仪表盘等2挤出成型口模如棒、管、板、薄膜、电缆护套、异性型材等3压缩成型压缩模适于生产非常复杂的制品，如含有凹槽、侧抽芯、小孔、嵌件等，不适合生产精度高的制品4传递模塑传递模设备和模具成本高，原料损失大，生产大尺寸制品受到限制5中空吹塑口模、吹塑模具适于生产中空或管状制品，如瓶子、容器及形状复杂的中空制品6热成型真空成型模具适合生产形状简单的制品，此方法可供选择的原材料较少压缩空气成型模具结论：根据上表格滴灌支架的成型方法应选择注射成型。3.2 成型工艺规程一个完整的注射成型工艺过程包括成型前准备、注射过程及塑件的后处理三个过程。3.2.1成型前的准备1.原料预处理(1) 分析检验成型物料的质量 对abs原料进行含水量、外观色泽、颗粒情况、有无杂质并测试其热稳定性、流动性和收缩率等指标。如果检测中出现问题，应及时采取措施解决。对于粉状物料，在注射成型前，经常还需将其配制成粒料，因此其检验工作应放在配料后进行。 (2) 塑料着色 粉状或粒状热塑料的着色，可以用直接法和间接法两种工艺实现。直接法着色也称为一步法着色或干法着色，其主要特点是将细分状着色剂与本色塑料简单掺混后即可直接用于成型，或经塑炼造粒后再用于成型。间接着色法又称二步着色法或色母料着色法，主要特点是在不直接用着色剂而用称为“母色料”的塑料粒子与本色塑料粒子按比例称量后放入混合机，经充分搅拌混合后送往成型设备使用。着色剂在物料中容易均匀分散、塑件色泽鲜艳和无颜料粉尘造成环境污染等明显有点。此外，这种着色方法还能是采用热风料斗干燥着色粒料成为可能，因而有利于实现着色塑件成型过程的全自动化。由于母色料粒子与本色塑料粒子仅简单的混合，当用无混炼功能或只需混炼功能很差的成型设备成型颜色均一性要求高的塑件时，成型物料不能采用此法着色。(3) 预热干燥 对于吸湿性或粘水性强的成型物料，应根据注射成型工艺允许的含水量要求进行适当的预热干燥。目的是为了除去物料中过多的水分及挥发物，以防止成型后塑件出现气泡和银纹等缺陷，同时也可以避免注射时发生水降解。对于吸湿性或粘水性不大的成型物料，如果包装储存较好，也可不必预热干燥。abs的吸水性或水敏性较强，在成型前一般需要干燥处理。2.料筒的清理生产中如果需改变塑料品种、更换物料、调换颜色，或发现成型过程中出现了热分解或降解反应，均应对注射机的料筒进行清洗。通常，柱塞式料筒存料量大，必须将料筒拆卸清洗、对于螺杆式注射机通常采用直接换料、对空注射法清洗。换料清洗时，必须掌握料筒中的塑料盒欲换的新塑料的特性，然后采用正确的清洗步骤。对空注射清洗时，应注意以下事项：1) 新塑料成型温度高于料筒内残存塑料的成型温度时，应将料筒温度升高到新料的最低成型温度，然后加入新料，连续“对空注射”，直到残存塑料全部清洗完毕，再调整温度进行正常生产。2) 新塑料的成型温度比料筒内残存塑料的成型温度低时，应将料筒温度升高到残存塑料的最佳流动温度后切断电源，用新料或新料的回料在降温下进行清洗。3) 如果新料成型温度高，而料筒中残存塑料又是热敏性塑料，则应现流动性好、热稳定性高的塑料作为过度料，先换出热敏性塑料，在用新料或新料的回料换出热稳定性好的过渡料。4) 两种物料成型温度相差不大时，不必改变温度，先用新料的回料，后用新料连续“对空注射”即可。3.嵌件的预热为了满足装配和使用强度的要求，塑件内常要嵌入金属嵌件。由于金属和塑料收缩率差别较大，因而在塑件冷却时，嵌件周围产生较大的内应力，导致嵌件周围强度下降和出现裂纹。因此，除了在设计塑件时加大嵌件周围的壁厚外，成型前对金属嵌件进行预热也是一项有效措施。 嵌件的预热应根据塑料的性能和嵌件大小而定。对于成型时容易产生应力开裂的塑料，其塑件的金属嵌件，尤其较大的嵌件一般都要预热。对于成型时不宜产生应力开裂的塑料，且嵌件较小时，则可以不必预热。预热的温度以损坏金属嵌件表面所镀的辛层或铬层为限，一般为110130，对于表面无镀层的铝合金或铜嵌件，预热温度可达150。4.脱模剂的选用注射成型时，塑件的脱模主要依赖于合理的工艺条件和正确的模具设计，当由于塑件本身的复杂性或工艺条件暂不稳定，在试模时可使用脱模剂帮助脱模。实际上，在正常的生产情况下，应尽量不使用脱模剂为好。常用的脱模剂有硬脂酸锌。液体石蜡和硅油等。除了硬脂酸锌不能用于聚洗胺之外，对于一般塑料，上述三种脱模剂均可使用。其中尤以硅油脱模效果最好，只要对模具施用一次，即可长效脱模，但价格很贵。硬脂酸锌通常多用于高温模具，而液体石蜡多用于众低温模具。对于含有橡胶的软塑件或透明塑件不宜采用脱模剂，否则将影响塑件的透明度。使用脱模剂时，喷涂合理、适量，以免影响塑件的外观和质量。3.2.2注射过程完整的注射成型过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模等步骤。但就塑料在注射成型中的实质变化而言，是塑料的塑化和熔体充满型腔与冷却定型两大过程。(1) 塑料的塑化(2) 熔体充满型腔与冷却定型3.2.3塑件后处理塑件脱模后常需要进行适当的后处理，以便改善和提高塑件的性能和尺寸稳定性。塑件的后处理主要指退火或调湿处理。退火处理是使塑件在定温的加热液体介质或热空气循环烘箱中静置一段时间。利用退火时的热量，能加速塑料中大分子松弛，从而消除或降低塑件成型后的残余应力。对于结晶型塑件，利用退火能对他们的结晶度大小进行调整，或加速二次结晶和后结晶的过程。此外，退火还可以对塑件进行解取向，并降低塑件硬度和提高韧性。生产中的退火温度一般都在塑件的使用温度以上高于使用温度(1020)至热变形温度以下低于热变形温度(1020之间)的温度区间进行选择和控制。退火时间与塑件品种和塑件厚度有关，如无数据资料，也可按每毫米厚度约需半小时的原则估算。退火后应使塑件缓冷至室温。有些塑件在高温下雨空气接触会氧化变色或容易吸收水分而膨胀，此时需进行调湿处理，即将刚脱模的塑件放在热水中处理，这样既可隔绝空气，进行无氧化退火，又可使塑件快速达到吸湿平衡状态，使塑件尺寸稳定下来，以免塑件尺寸在使用过程中发生更大的变化。应当指出，并非所有塑件都有塑件都要进行后处理。通常，只是对于带有金属嵌件、使用温度范围变化较大、尺寸精度要求较高和壁厚大的塑件才有必要。第4章 分析塑件结构工艺性4.1 塑件表面质量分析塑件的表面粗糙度表查书塑料模具设计实用教程中的表3-4可知，abs注射成型时，表面粗糙度的范围在0.0251.6之间。而该塑件表面粗糙度为0.8。4.2 塑件的结构工艺性分析(1) 制品结构简单，易于成型塑料制品设计时，应在满足塑料制品功能要求的前提下，力求使制品结构简单，尤其要尽量避免测向凹凸结构，因为侧向凹凸结构需要模具增加侧向抽芯或斜顶机构，式模具变的复杂，并曾加制造成本。如果侧向凹凸结构不可避免，则应该使测向凹凸结构尽量简化，这里有两种方法可以避免使模具采用侧向抽芯或斜顶机构：强行脱模和对插。制品设计时除了尽量避免侧向抽芯外，还要力求使模具的其他结构也简单耐用，包括以下几方面：1) 型零件上不得有尖利或薄弱结构。模具上的尖利或薄弱结构会影响模具强度及使用寿命。制品设计时应尽量避免这种象限出现。2) 尽可能的使分型面变得简单。简单的分型面使模具加工容易，生产时不易产生飞边浇口切除也容易。阶梯形状的分型面模具加工较为困难。直线或曲面，使模具加工变得较为容易。3) 尽可能使成型零件简单容易加工。(2)壁厚均匀壁厚均匀为塑料制品设计的第一原则，应尽量避免出现过厚或过薄的胶位。着一点即使在转角部位也非常重要。因为壁厚不均匀会使制品冷却后收缩不均，造成收缩凹陷，产生内应力、变形及破裂等，另外，成型制品的冷却时间取决于壁厚较厚的部分，壁厚不均匀会使成形周期延长，生产性能降低。当壁厚有较大差别时，应抽取厚的部分，力求均匀化。在减胶时，应尽可能地加大内模型芯，这是因为小内模型芯的温度增高会使成型周期加长。后壁减胶后，若引起强度或装配的问题，可以增加骨位或凸起去解决。如果厚壁难以避免，应该用渐变取代替壁厚的突然变化。(3)保证强度和刚度塑料制品的缺点之一是其强度和刚度远不如钢铁制品。如何提高塑料制品的强度和刚度，使其满足产品功能的要求，是设计者必须考虑的。提高制品强度和刚度最简单实用的方法就是设计加强筋，而不是简单用增加壁厚的办法。因为增加壁厚不仅大幅增加了制件的质量，而且易产生缩孔、凹痕等病，而设置加强筋，不但能提高制件的强度和刚度，还能防止和避免塑料的变形和翘曲。设置加强筋的方向应与料流方向尽量保持一致，以防止充模时料流受到加搅乱，降低制件的韧性或影响制件外观质量。加强方式有侧壁加强、底部加强和边缘加强等。对于容器类制品，提高强度和刚度的方法通常都在边缘加强，同时底部加圆骨或做拱起等结构。(4)装配间隙合理各制品之间的装配间隙应均匀，一般制品间隙：1) 固定件之间配合间隙0.050.1mm。2) 面、底壳止口间隙0.050.1mm。3) 规则按钮(直径15mm)的活动间隙0.10.2mm；规则按钮(直径15mm)的活动间隙0.150.25mm；异形按钮的活动间隙0.30.35mm。(5)其他原则1)根据制品所要求的功能决定其它形状、尺寸、外观及材料，当制品外观要求较高时，应先通过外观造型在设计内部结构。2)尽量将制品设计成回转体或对称形状。这种形状结构工艺性好，能承受较大的力，模具设计时易保证温度平衡，制品不易产生翘曲等变形。3)设计制品时应考虑塑料的流动性、收缩性及其他特性，在满足使用要求的前提下制件的所有的转角尽可能设计成圆角，或者用圆弧过渡。第5章 确定塑件成型工艺参数注射成型工艺条件的选择，查参考资料得。采用螺杆式塑料注射机，螺杆转速为2183 r/min。材料在料斗中的预干燥2h以上。温度：料筒第一段：160180第二段: 180195 第三段：195200 压力：abs的注射压力为50100mpa。时间（成型周期）：闭模时间，2s ；注射时间，3s；冷却时间，25s；开模时间，3s；取件，7s；成型周期为40s。根据上述工艺条件制订该制件的“注射成型工艺卡”，见表5.1。塑料材料成型前需要烘干处理，其方法是采用红外线烘箱温度：8595时间，45h。31表5-1 注射成型工艺卡片塑料零件注射工艺卡产品型号零件图号 第 页产品名称过滤器零件名称过滤器壳 共 页材料名称abs材料牌号材料颜色黑色每台件数1零件净重306g零件毛重306g消耗定额15g /件设备xs-zy-500注射成型工艺料筒温度第一段160180注射时间闭模2s模具编号第二段180195注射3s型腔数量2第三段195200冷却25s顶出高46mm第四段启模3s总高46mm喷嘴180195总时间40s压力注射50mpa100mpa模温4090嵌件图号名称数量保压mpampa螺杆类型螺杆转速2183r/min 加料刻度 脱模剂原料干燥处理使用设备零件成型后处理工序号工序内容 工艺装备工时描图翻料时间塑料烘干准终单件干燥温度8595热处理方式后烘注射成型描校干燥时间45h加热温度检验加热时间包装底图保温时间冷却方式编制（日期）审核（日期）会签（日期）装订号标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期第6章 注塑机的选取注射机规格通常依据注射机允许的最大注射量、锁模力及塑件外观尺寸等因素确定。习惯上依据其中一个设计依据，其余都作为校核依据。6.1 依据最大注射量初选设备 通常保证制品所需注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的80，否则就会造成制品的形状不完整、内部组织疏松或制品强度下降等缺陷；而过小，注射机利用率偏低，浪费电能，而且塑料长时间处于高温状态可导致塑料分解和变质，因此，应注意注射机能处理的最小注射量，最小注射量通常应大于额定注射量的20。6.1.1 计算塑件的体积根据三维造型软件分析可得：v= 139189.396706939 mm3139cm 6.1.2 计算塑件的质量计算塑件的质量是为了选择注射机及确定模具型腔数。查参考资料得abs塑料密度1.10g/cm，所以，塑件的质量为：m=v=1.10g/cm139cm =153g该模具是一模两件所以塑件成型每次需要注射量为306g。6.1.3 计算每次注射进入模具塑料总体积（总质量） 该模具是一模二件所以每次进入模具的塑料总体积是278 cm 。 根据注射量，查塑料注射成型模具与设备手册表附录d 部分国产注射机型号及技术参数 初选螺杆式注射机选择xs-zy-500 型号，满足注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的80。6.2 依据最大锁模力选设备当熔体充满模腔时，注射压力在模腔内所产生的作用力会使模具沿分型面胀开，为此，注射机的锁模力必须大于模腔内熔体对动模的作用力，以避免发生溢料和涨模现象。1 单个塑件在分型面上投影面积 根据三维造型数据分析得：31345.5 2 成型时熔体塑料在分型面上投影面积 根据三维造型数据分析得：62691.171 3 成型时熔体塑料对动模的作用力 式中： 塑料熔体对型腔的平均成型压力，查参考资料塑料模具设计实用教程表1-4可知成型abs塑件型腔所需的平均成型压力=40 mpa。4 根据锁模力必须大于模腔内熔体对动模的作用力的原则查参考资料塑料模具设计实用教程附录d，再根据模具的总高432mm，初选xszy500卧式螺杆式注射机。设备主参数如表6.1所示。表6-1 注射机主要技术参数螺杆直经mm65模板行程mm700注射容量g500定位孔直经mm24.5注射压力mpa104顶出两侧孔距mm530锁模力kn3500拉杆空间650550模具高度最大450喷嘴球半经mmsr18最小300孔直经mm5第7章 浇注系统的设计7.1 主流道设计主流道形状和尺寸直接影响熔体的流动速度和冲模时间。由于主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，容易损坏，所以，一般不将主流道直接开在模板上，而是将它单独设在一个主流道衬套中。这样，既可以使易损坏的主流道部分单独选用优质钢材，延长模具使用寿命和损坏后便于更换或修模，也可以避免在模板上直接开主流道且需穿过多个模板事，并接缝处产生钻料，主流道凝料无法拔出。设计主流道时，应使主流道轴线位于模具中心线上，于注射机喷嘴轴线重合，型腔也以此轴线为中心对称布置。为了便于凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形。其锥角a=24，对于流动性差的塑料a取36，内壁表面粗糙度值r小于0.631.25。为了补偿对中误差并解决凝料的脱模问题，主流道进料口端的直径应比注射机喷嘴直径d大0.51mm，主流道进料口端和喷嘴头部以弧面接触，用弧面接触定位。通常主流道进料口端凹下的球面半径r比喷嘴球面半径r大12mm，凹下深度约35mm。主流道于分流道结合处采用半径r为13mm的圆角过度，以减少小料流转向过度时的阻力。在保证塑件成型良好的前提下，为了减少压力损失以废料，主流道的长度l应尽量短，一般不超过60mm，应视模板的厚度、水道的开设等具体情况而定。在主流道过长时，可在主流道衬套上挖出凹坑，让喷嘴伸入道模具内。定位圈应高出定模座板h=510mm，对于大型模具h=15mm。主流道衬套常用t8a、t10a制作，经淬火处理后洛氏硬度为5357hrc。主流道衬套应设置在模具的对称中心位置上。该模具的主流道衬套几何尺寸如图7-1所示。图7-1主流道衬套7.2分流道的设计分流道是主流道末端于浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。对于小型塑件单型腔的注射模，通常不设分流道，而大型塑件采用多点进料或进料或多型腔的注射模，分流道必不可少。在分流道设计时，应考虑尽量减少塑料熔体在流道中的热量和压力损失，同时流道中的塑料量最小；塑料熔体能在相同的温度、压力条件下，从各个浇口尽可能同时的进入并充满型腔；从流动性、传热性等因素考虑，分流道的表面积应尽可能小。(1)分流道的截面形状及尺寸1）分流道的截面形状。分流道的截面形状有圆形、半圆形、正方形、矩形及梯形等五种形状。为使流道中热量和压力损失最小，应使分流道截面积于周边长度的比值为最大，该比值成为流道的效率。比值愈大则流道的效率愈高。圆形和正方形流道的效率最高。由于正方形截面的流道凝料不易推出，实际应用中常采用正方形的变异形式梯形截面的流道。梯形流道的深度一般为梯形截面上端宽度的2/33/4，脱模斜度取510。u形截面流道是梯形截面流道的变异形式，加工方便，易于脱模，但热量和压力损失较大，冷凝料多。而圆形截面流道需在分型面两侧加工半圆形凹槽，当分型面为平面是，尚可采用圆形截面分流道；当分型面不为平面时，考虑道加工的困难，一般采用梯形或板圆形流道。2）分流道的截面尺寸。分流道的截面尺寸于制品所用的塑料的品种、重量、塑件壁厚以及分流道长度有关。对于圆形截面分流道，分流道的直径一般在310mm范围内变动。流动性好的塑料如聚丙烯、尼龙等。当分流道较短时，其直径可小道3mm，而流动性很差的塑料，如聚碳酸酯、聚砜等直径可大12mm。分流道的直径可根据经验公式计算法和查表法得出。 经验公式计算法。对于壁厚在3mm一下、重量在200g以下的塑料制品，可采用以下经验公式计算分流道直径：d=0.2654式中 d分流道直径（mm）； w塑件重量（g）；l分流道长度（mm）。-对于高粘度物料，如硬pvc和丙烯酸塑料，可将上式计算所得的分流道直径扩大25左右。 查表法。对于一般塑件，可根据塑料品种或由塑料制造厂商所推荐的资料来确定分流道直径，见塑料成型模具于设备表4-2（2）分流道的长度 分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济的使用原料和降低注塑机的能耗，减少压力损失和热量损失。分流道的长度一般在830mm之间，一般根据型腔布置适当加长或缩短，但最短不宜小于8mm。分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料穴，以容纳冷料，保证塑件质量。（3）分流道的表面粗糙度 分流道表面不必修的很光滑，表面粗糙度r值一般取1.6，这样可以使熔融塑料于流道壁之间形成的冷却表皮层固定，有利于保温。（4）分流道于浇口的连接形式 分流道于浇口的连接处采用斜面和圆弧过渡，有利于熔体的流动机填充，否则会增加料流阻力，使充模条件恶化。（5）分流道的布置形式 分流道的布置取决于型腔的布局。型腔排列应力求对称，以免模具承受偏载而产生溢料现象；型腔排列应尽量保证模具结构紧凑；型腔排列尽量流程短。 分流道的布置分为平衡式流道和非平衡式流道系统。查书塑料成型模具于设备表4-3。（6）分析结论 综上所诉该模具采用的是直径为10mm的圆形截面，分流道长度为105mm，表面粗糙度r值一般取1.6，分流道于浇口的连接处采用圆弧过渡。7.3 浇口设计（1）进料位置的确定浇口位置对塑件质量有直接影响，主要按塑件形状和要求来确定。在确定浇口的具体位置时，通常应考虑以下几方面原则：1) 应避免料流产生喷射和蠕动等熔体破裂现象。2) 使塑料流动能量损失最小，那么应使填充型腔各部分的流程最短料流变向最少。3) 浇口位置应开设在塑件断面最后处。4) 有利于型腔排气。5) 有利于减少避免成型塑件熔接痕。6) 考虑塑件的受力情况。7) 有利于减少塑件翘曲变形、8) 考虑塑件的外观质量。9) 浇口的位置及大小要考虑对型芯或镶件的影响。10) 流动比校核。（2）浇口尺寸的确定浇口的断面形状通常为圆形或矩形，也有三角形的。对于矩形截面浇口，浇口的基本尺寸包括浇口厚度a、浇口宽度b和长度l；对于圆形截面浇口，浇口的基本尺寸包括直径d和长度l。1) 浇口厚度h。 通常取塑件浇口处壁厚的1/32/3或（0.51.5mm）。对于矩形侧浇口，也可按经验公式计算h=nt2) 浇口