754 音箱旋钮注塑模设计【全套12张CAD图+开题报告+说明书】
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十二
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说明书
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摘 要
注射模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，是现代生产制造行业的核心，在大多数国家，注射模具设计与制造技术已经成为衡量一个国家生产制造技术先进与否的关键。
本设计通过对音箱旋钮的工艺、材料分析，选用适当的注射机，并拟定合理的注射成型工艺方案。在模具设计中，采用一模两腔式的布局。并通过对分型面、浇注系统、成型零部件、顶出脱模机构、冷却系统的设计，选用合适的标准模架及标准件，完成对音箱旋钮的一套完整的模具设计方案。
关键词：音箱旋钮；注射；模具设计
- 内容简介：
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附表五 开题报告 题 目 音箱旋钮注射模 学生姓名 班级学号 专业 一 课题的目的和意义 今年来，由于我国国民经济的高速、稳定的增长，促进了我国模具工业迅速发展壮大。因此，模具设计与制造专业或相关度的材料成型与控制专业已成为国内具有优势的热门专业之一。 本次毕业设计，指导老师给我安排的设计课题是 基于 设计音箱旋钮注射模 具设计。零件材料为 聚甲基丙烯酸甲酯（ 属热塑性塑料 。 通过对材料的工艺性分析，可用注射成型实现零件的加工制造。通过结合大学所学的专业知识，参考文献资料，以及指导老师 的指导，我初步理清了本次设计的基本思路，掌握了毕业设计的相关步骤和方法。 二文献综述 改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。 中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪 ，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48（约 122屏幕彩电塑壳注射模具， 容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是 数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 （ 1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 （ 2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。 （ 3）推广 术；模具 术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。 （ 4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 三设计任务及内容 此次毕业设计主要由两部分组成： 第一，制订一个合理的加工工艺规程。使各种原材料、半成品成 为产品的方法或过程，称为工艺。而生产过程中改变生产对象的形状、尺寸，相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程，则称为工艺过程。工艺问题一般可以从质量、生产率和经济性三个方面考虑，通俗说就是“优质、高产、低功耗、多品种”，产品的质量、生产率和经济性三者之间是相互联系和制约的，在分析、研究和解决具体的工艺问题时，需要全面考虑妥善处理好它们之间的辩证关系。 制品如图所示：材料为尼龙 1010 制订注射模设计工艺规程的步骤： 1. 拟定制品成型工艺 （ 1）塑料制品分析 消化制品图： 制品原材料的选择： 计算制品的体积、质量及制品的正面投影面积。 （ 2）确定制品的成型方法； （ 3）拟定制品成型工艺参数。 2 （ 1）选择制品的分型面。 （ 2）型腔布置。 （ 3）确定浇注系统。 （ 4）溢流、排气系统的设计。 （ 5）选择脱模方式。 （ 6）侧抽芯机构的设计。 （ 7）模具主要零件的结构设计。 （ 8）模具调温系统的设置。 3 号及主要技术参数 4 5 型腔与型芯的结 构； 浇注系统及排、溢系统的结构形式； 分型面及脱模机构； 合模导向及复位机构； 冷却系统的结构形式与部位； 支承、连接、定位等零件的结构与安装位置； 确定装配图的图纸幅面、比例、视图数量布置等。 6 模具总装图的技术要求内容： （ 1）对于模具某些系统的性能要求。例如对顶出系统、滑块抽芯结构的装配要求。 对模具装配工艺的要求。例如模具装配后分型面的贴合面的贴合间隙应不大于 2）模具上、下面的平行度要求，并指出由装配决定的尺寸和对该尺寸的要求。 （ 3）模具使用、装拆方法。 （ 4）防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。 （ 5）有关试模及检验方面的要求。 （ 1）凡需自制的零件都绘出单独的零件图； （ 2）图形尽可能按 1 1 的比例，但允许局部放大或缩小，要求视图选择合理，投影正确，布置得当； （ 3）统一考虑尺寸、公差、形位公差、表面粗糙度的标准方法和位置，将用得最多的一种粗糙度以“其 余”的形式标于图纸的右上角； （ 4）零件图的编号应与装配图上的序号一致，以便于查对； （ 5）标注技术要求，填写标题栏； （ 6）自行或相互校对，以防差错。 设计说明书有以下内容： （ 1）目录； （ 2）设计题目或设计任务书； （ 3）塑件分析（含制品图）； （ 4）所选塑料材料的成型特性与工艺参数； （ 5）浇注系统的设计、分型面选择、型腔布置，浇注系统及排气系统的形式、部位与尺寸及流动比的校核等； （ 6）成型零部件的设计与计算：型腔、型芯等的结构设计、尺寸 计算、强度校核等。 （ 7）脱模机构的设计：脱模力的计算，拉料机构、推出机构、复位机构等的结构形式、安装定位、尺寸配合等； （ 8）侧抽芯机构的设计：抽拔距离和抽拔力的计算，抽芯机构的形式、结构、尺寸以及必要的验算； （ 9）合模导向机构的设计：组成元件、结构尺寸、安装方式等； （ 10）温度调节系统的设计与计算； （ 11）其他技术说明； （ 12）设计小结：有何体会与建议等； （ 13）参考资料：资料编号、名称、作者、出版年月； 料的整理、收尾、答辩。 在编写过程中 要注意：文字简明通顺、书写整齐清晰，计算正确完整，并画出有关的结构简图。计算部分只要求列出公式，代入数据，得出结果，其运算过程从略。最后打印装订成册。 第二， 本设计中还有另外一个重要的部分，工艺。作为模具设计的路线和加工要求，工艺是必不可少的，它包括了所加工的零件的热处理，加工路线，加工方法，以及加工余量等，这在指导工人生产方面是非常重要的，而且必不可少，每一个零件都需要一个零件加工工艺卡或者加工工艺路线。工艺卡的编制必须符合低成本，高效率，高精度，劳动强度低，少污染或者无污染等原则，它的编制还要根 据生产量的大小以及工厂的设备来确定。同时在编制时注意切削余量的大小，应使粗加工的加工余量尽量大，同时尽量减少精加工余量，以获得较高的精度与表面粗糙度。工艺卡的编制还要考虑到热处理的问提，重要的机械零件在加工前必须进行适当的热处理，比如退火，正火，有的零件有表面硬度的要求，就要到淬火，渗碳等热处理工艺，有的安排在机加工两工序之间，有的安排在机加工之后，要综合各方面的问题来考虑。例如行刀具切削加工要安排在淬火以后，因为淬火后材料的硬度会增加，使刀具的磨损加快，寿命降低。 四设计过程进度计划 （ 1）第五六周：完 成以下航设计内容中的“ 1 （ 2）第七周：完成以上设计内容的“ 3 （ 3）第八九周：完成以上设计内容的“ 5 （ 4）第十、十一周：完成以上设计内容的“ 7” （ 5）第十二、十三周：完成以上设计内容中的“ 8” （ 6）第十四、十五周：完成以上设计内容中的“ 9” 指导教师批阅意见 指导教师 (签名 )： 年 月 日 注：可另附 课题任务书 指导教师 学生姓名 课题名称 基于 设计音箱旋钮注射模 内容及任务 1、根据给定的设计零件绘制产品 三维模型并生成 零件图； 2、根据产品的工艺分析，确定模具总体结构设计； 3、 制作虚拟 模具 并生成 零件图及装配图； 4、编制设计说明书 （论文） 。 拟达到的要求或技术指标 0 篇以上与题目相关的文献； 10000 个以上印刷符号），并附译文； 工艺性好，具有一定的创新性 ； 便，易于维修，便于管理 ； 要求 外形美观，各部分比例协调。 课题任务书 指导教师 学生姓名 课题名称 音箱旋钮注射模 内容及任务 根据所给定的注射零件产品（如下图所示），设计出注射模具。主要内容如下： 1、绘制产品零件图。 2、绘制模具装配图。 3、绘制整套模具零件图，标准件除外。 4、编制设计说明书 （论文） 。 拟达到的要求或技术指标 0 篇以上与题目相关的文献； 10000 个以上印刷符号），并附译文； 工艺性好，具有一定的创新性 ； 便，易于维修，便于管理 ； 要求 外形美观，各部分比例协调。 进度安排 起止日期 工作内容 备注 1 周（ 2、 21 2、 28） 4 周（ 2、 28 3、 25） 2 周（ 3、 28 4、 10） 2 周（ 4、 11 4、 24） 1 周（ 4、 25 5、 1） 5 周（ 5、 2 6、 3） 1 周（ 6、 6 6、 10） 完成毕业设计的选题和开题报告； 进行毕业实习及调研； 进行工艺及结构设计； 绘制装配图和零件图； 对整个设计进行合理性检查； 撰写设计说明书及毕业答辩的准备； 毕业设计答辩。 主要参考资料 1 中国标准出版社 . 中国机械工业标准汇编冲压模具卷 M中国标准出版社 ,1998,12. 2 王立人 ,张辉 M. 北京 :北京理工大学出版社 , 2009,8. 3 牟林、魏峥 第 2 版 )M清华大学出版社 ,2009,7. 4 肖景容 ,姜奎华 M机械工业出版社 ,2006,3. 5 王芳 M机械工业出版社 ,2009,1。 6 模具实用技术丛书编委会 . 冲模设计应用实例 M机械工业出版社 ,2005,1。 7 冯炳尧 ,韩泰荣 , 蒋文森 . 模具设计与制造简明手册 M上海出版社。2008,6 8 郑家贤 M机械工业出版社 ,2005,1. 9 梁炳文 M机械工业出版社， 2003,8. 10 冲模设计手册编写组 M机械工业版社 ,2007,3. 教研室 意见 年 月 日 系主管领导意见 年 月 日 1 音箱旋钮 注塑模设计 2 摘 要 注射 模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，是现代生产制造行业的核心，在大多数国家，注射模具设计与制造技术已经成为衡量一个国家生产制造技术先进与否的关键。 本设计通过对音箱旋钮的工艺、材料分析，选用适当的注射机，并拟定合理的注射成型工艺方案。在模具设计中，采用一模两腔式的布局。并通过对分型面、浇注系统、成型零部件、顶出脱模机构、冷却系统的设计，选用合适的 标准模架及标准件，完成对音箱旋钮的一套完整的模具设计方案。 关键词： 音箱旋钮；注射；模具设计 is an it is of in of it is of it of it 目 录 . 前言 . 5 1、塑件的工艺性分析 . 8 件的原材料分析 . 8 件的结构和尺寸精度及表面质量分析 . 11 件的体积重量 . 12 件的注射工艺参数的确定 . 15 塑成型的准备 . 16 2、型腔数的确定及浇注系统的设计 . 18 料配方说明 . 18 型面的选择 . 18 腔数的确定 . 19 定型腔的排列方式 . 20 注系统的设计 . 20 切速率的校核 . 24 具材料的选择 . 24 3、排气、冷却系统的设计与计算 . 25 气系统的设计 . 25 却系统的设计与计算 . 26 4、模具工作零件的设计与计算 . 28 凹模的设计 . 28 腔侧壁厚度和底板厚度的计算 . 29 架的选用 . 29 向与定位机构 . 31 5、脱模机构的设计与计算 . 33 出系统设计 . 33 4 件板的厚度 . 34 杆直径的计算 . 35 6、注射机与模具各参数的校核 . 37 艺参数的校核 . 37 装参数的校核 . 38 参考文 献 . 39 致谢 . 43 5 前 言 自 20 世纪 80 年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。 20 世纪 90 年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在 1990 年仅 60 亿元人民币， 1994 年增长到 130 亿元人民币， 1999 年已达到 245 亿元人民币， 2000年增至 260270 亿元人民币。今后预计每年仍会以 1015的速度快速增长。 目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的 “ 模具之乡 ” 和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等 知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占 50 （中国台湾： 40 ），塑料模具约占 33 （中国台湾：48 ），压铸模具约占 6 （中国台湾： 5 ），其他各类模具约占 11（中国台湾： 7 ）。 中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（ 1961 1981），成长期（ 1981 1991），成熟期（ 1991 2001）三个阶段。 萌芽期，工业产品生产设备与 技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。 1981 年 1991 年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自 1982 年起，台湾地区就将模具产业纳入 “ 策略性工业适用范围 ” ，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽 机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从 1985 年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等 术，所以台湾模具业接触 术的时间相当早。 成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下， 1994 年， 1998 年，由台湾地区政府委托金属中心执行 “ 工业用模具技术研究与发展五年计划 ” 与 “ 工业用模具技术应用6 与发展计划 ” ，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。 1997 年 11 月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模 具协会（ 同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。 模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。 （ 1） 冲模 ： 冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的 50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。 （ 2） 锻模 ： 锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可 分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。 （ 3） 塑料模 ： 塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的 35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。 （ 4） 压铸模 ： 压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的 6。 （ 5） 粉末冶金模 ： 粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模， 粉浆浇注模，松装烧结模等。 模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。 20 世纪 80 年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。 许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专 院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我7 国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。 中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48（约 122屏幕彩电塑壳注射模具， 密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 （ 1） 注重开发大型，精密，复杂模具 ； 随着我国轿车，家电等工业的快速 发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 （ 2） 加强模具标准件的应用 ； 使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。 （ 3） 推广 术 ； 模具 术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 术是模具设计制造的发展方向， 可显著地提高模具设计制造水平。 （ 4） 重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期 ； 随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不 断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 8 1、 塑件的工艺性分析 件的原材料分析 通常 ,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求 ,以及原材料厂家提供的材料性能数据 要考虑的主要是材料的力学性能 ,如屈服应力 ,弹性模量 ,弯曲强度 ,表面硬度等 度 好 ,其次才是成型难易和经济性问题 ,以下是对几种材料的性能对比，如表所示。 表 1 不同材料的性能对比 塑 料名称 伸强度 / 6672 弯曲强度 /10 95113 断裂伸长率 /% 2 80100 落球冲击强度 J/m 16 422 洛氏硬度（ M） 115 82 101 氧指数（ 变形温度 / 85 134 100 维卡软化点 / 105 153 120 马丁耐热温度 / 112 体积电阻率/ 017 10 1917 016 1014 1015 吸水率 % 光度 /% 8892 93 93 雾度 % 3 射率 格（元 /吨） 11501230 3300041000 1950020700 和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的性能和成型特性比较，如表所示 。 9 表 2 材料的性能和成型特性比较 塑料 品种 性 能 特 点 成 型 特 点 模具设计 注意事项 使用温度 主要用途 聚苯乙烯 （非结晶型） 透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，抗冲击强度差，化学稳定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射时应防止溢料，制品易产生内应力，易开裂 因流动性好，适宜用点浇口，但因热膨胀大，塑件中 不宜有嵌件 3080 装饰制品，仪表壳，绝缘零件，容器，泡沫塑料，日用品等 聚甲基丙烯酸甲酯 （非结晶型） 透光率最好，质轻坚韧，电气绝缘性好 /但表面硬度不高，质脆易开裂，化学稳定性较好，但不耐无机酸，易溶于有机溶剂 流动性差，易产生流痕，缩孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射时速度不能太高 合理设计浇注系统，便于充型，脱模斜度尽可能大，严格控制料温与模温，以防分解 80 透明制品，如窗玻璃，光学镜片，灯罩等 聚碳酸酯（非结晶型） 透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯 耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好 尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采用金属嵌件，脱模斜度 2 130 脆化温度为 100 在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等 10 图 1 塑料件 图 2 模 塑件的材料采用聚甲基丙烯酸甲酯 （ ，属热塑性塑料，该塑料具有 如下的成型特性： 无定形料、吸湿性大、不易分解。 11 质脆、表面硬度低。 流动性中等，溢边值 右，易发生填充不良、缩孔、凹痕、熔接痕等缺陷。 宜取高 压注射，在不出现缺陷的条件下宜取高料温、模温，可增加流动性，降低内应力、方向性，改善透明度及强度。 模具浇注系统应对料流阻力小，脱模斜度应大，顶出均匀，表面粗糙度应好，注意排气。 质透明，要注意防止出现气泡、银丝、熔接痕及滞料分解、混入杂质。 件的结构和尺寸精度及表面质量分析 塑件的结构分析 塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性 一方面成型会对塑件的结构 ,形状 ,尺寸精度等诸方面提出要求 ,以便降低模具结构的复杂程度和制造难度 ,保证生产出价廉物美的产品 ;另一方面 ,模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析 ,弄清塑件生产的难点 ,为模具设计和制造提供依据 构比较简单。 塑件尺寸精度的分析 该零件的重要尺寸，如， 尺寸精度为 3级，次重要尺寸 级，其它尺寸均无公差要求，一般可采用 8级精度。 塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。对塑件的精度要求，要具体分析 。 尺寸 公差 由以上的分析可见，该零件的尺寸精度属中等偏上，对应模具相关零件尺寸的加工可保证。 各种塑件 ,不论是结构件还是板壁 ,根据使用要求具有一定的厚度 ,以保证其力学强度 在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚 ,不仅可以节约原材料 ,降低生产成本 ,而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短 ,提高生产率 ;其次可避免因过厚产生的凹陷 ,缩孔 ,夹心等质量上的缺陷 。 从塑件的壁厚上来看，壁厚最大处为 厚差为 为均匀。 表面质量的分析 表面质量是一个相当大的概念，包括 微观的几何形状和表面层的物理 不是单纯的表面粗糙度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。 由于该零件直接与人接触所以不能12 太过光滑，所以 该零件的表面要求无凹坑等缺陷外，表面无其它特别的要求，故比较容易实现。 综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。 塑件的脱模斜度 制品上 的脱模斜度大小，与制品啊 的性质，收缩率大小，摩擦系数，制品避厚和几何形状有关。硬质 塑料比软制塑料斜度大。形状愈复杂或成型孔较多时取较大的脱模斜度。制品高度愈高，孔愈深取较小的脱模斜度。内孔包住型心，取较大斜度。 在制品图上标明，内孔以小端为基准，斜度由扩大方向取得。外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得。 根据塑料制品成型及模具设计的表 2根据塑件的高度确定脱模斜度为 型腔 1型芯为 0. 6。 件的体积重量 根据 成型，分析可以很直观的的出其各种参数； 利用 模很容易 计算出其体积，质量，厚度等。 计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。 计算得塑件的体积： V 9132算塑件的质量： W (1) 根据设计手册查得聚甲基丙烯酸甲酯的密度为 塑件的重量为： W 91320 3 图 3 析 流道凝料 V=流道凝料的体积 (质量 )是个未知数 ,根据手册取 估算 ,塑件越大则比例可以取的越小 )； 实际注射量为 :1323698 实际注射质量为 根据实际注射量应小于 即： 公 =13698/ 为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的 35%75%范围内，最大可达 80%，最小不小于 10%。为了保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在 50%80%。 2 7396 60000 2 100% =足要求 。 注塑机的选择 1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机 ,这是注塑成型工艺技术的一大突破 ,14 目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的 30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的 50%产量最多的机种之一 . 注塑机的分类方式很多 ,目前尚未形成完全统一标准的分类方法 （ 1）按设备外形特征分类 :卧式 ,立式 ,直角式 ,多工位注塑机； （ 2）按加工能力分类 :超小型 ,小型 ,中型 ,大型和超大型注塑 机。 此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类 ,但日常生活中用的较少。 注塑机基本参数 注塑机的主要参数有公称注射量 ,注射压力 ,注射速度 ,塑化能力 ,锁模力 ,合模装置的基本尺寸 ,开合模速度 ,空循环时间等 制造 ,购买和使用注塑机的主要依据 . (1)公称注塑量；指在对空注射的情况下 ,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时 ,注射装置所能达到的最大注射量 ,反映了注塑机的加工能力 . (2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴 ,浇道和型腔时的流动阻力 ,螺杆 (或柱塞 )对熔料必须施加足够的压力 ,我们将这种压力称为注射压 力 . (3)注射速率；为了使熔料及时充满型腔 ,除了必须有足够的注射压力外 ,熔料还必须有一定的流动速率 ,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度 . 常用的注射速率如表所示。 表 3 注射量与注射时间的关系 注射量 / 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率 / 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射时间 /S 1 3 5 (4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量 若塑化能力高而机器的空循环时间长 ,则不能发挥塑化装置的能力 ,反之则会加长成型周期 . (5)锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力 ,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开 . (6)合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸 ,拉杆空间 ,模板间最大开距 ,动模板的行程 ,模具最大厚 度与最小厚度等 (7)开合模速度；为使模具闭合时平稳 ,以及开模 ,推出制件时不使塑料制件损坏 ,要求模板在整个行程中的速度要合理 ,即合模时从快到慢 ,开模时由慢到快在到停 . (8)空循环时间；在没有塑化 ,注射保压 ,冷却 ,取出制件等动作的情况下 ,完成一次循15 环所需的时间 . 根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况，可初步选用的注射机为： 60/40 型注塑成型机，该注塑机的各参数如下表所示： 表 4 注塑机的参数 理论注射量 /0 移模行程 /80 螺杆直径 /0 最大模具厚度 /80 注射压力 /50 最小模具厚度 /60 锁模力 /00 喷嘴球半径 /5 拉杆内间距 /95185 喷嘴口孔径 /料要干燥处理，可在 70 80C 热风循环中干燥处理，烘干时间 2 4h。 原料中应加入紫外线吸收剂和搞氧剂，以提高耐老化能力。 不同品级的原料塑化温度略有差异 ,机筒温度可控制在 160 220喷嘴温度在 170 180C 范围内 。 注射压力在 60 120厚、浇口截面较大 时，注射压力可略低些。而壁薄、流道较长时，注射压力可提高至 130 150 注射熔体流速以缓慢些好。这对保证制品表观质量、改善制口强度有利。 模具温度为 60 70C。较高的冷却温度，制品外表光泽、内应力小，但收缩大。由于流道截面较大，制品固化延长。为了缩短成型周期，一般制品的模具没度一些。 制品的收缩率不大，但内应力较高。必要时应进行热处理，在 70C 左右的热风循环中处理 2 3h,缓慢冷却至室温，以消制品的内应力。 应选用螺杆式注塑机。螺杆的结构形式应该是渐变型的螺杆，对原料塑化比较有利，注塑机设备 上的通用型螺杆可应用。 根据塑件的体积、质量和生产效率（年生产量）等各个方面考虑，并查资料可选择注塑机型号为： 0。 在注射成型时，塑料要经过三个阶段的转换：一是塑料未进入料筒前的颗粒状；二是塑料在料筒中的塑化流动而达到熔融状态；三是塑料通过注射模浇注系统的充模流动及冷却定型。 件的注射工艺参数的确定 根据情况，聚甲基丙烯酸甲酯的成型工艺参数可作如下选择，在试模时可根据实际情况作适当的调整。 16 注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。 料筒温度：后段温度 80 中段温度 00 前段温度 20 喷嘴温度：选用 220 注射压力：选用 100射时间：选用 20s 保压时间：选用 2s 保压： 80却时间：选用 28s 总周期： 50s 注塑成型的准备 注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通 过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为三个阶段的工作。 图 4 时间与压力的关系 物料准备 ； 成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验，并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以17 避免收缩应力和裂 纹，有的塑料制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。 注塑过程 ； 塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分为注射，保压，倒流和冷却四个阶段，注塑过程可以用如图所示 中 模腔充满熔体（ T=，熔体压力迅速上升，达到最大值 时间2，塑料仍处于螺杆（或柱塞）的压力下，熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子（分子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）容易被凝结 ，所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束（时间从 3），由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中，塑料凝结时的压力和温度是决定塑料制件平均收缩率的重要因素。 制件后处理 ； 由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱 模后除引起时效变形外，还会使制件的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。 故 有的塑件需要进行后处理，常用的后处理方法有退火和调湿两种。 退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力，此外，退火还可以对制件进行解除取向，并降低制件硬度和提高韧性，温度一般在塑件使用温度以上的 1020度至热变形温度以下 1020度之间；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件 点为 121 ，加热温度为 100 121 ，保温 时间与制件厚度有关，通常取 2 9小时。 18 2、型腔数的确定及浇注系统的设计 塑料配方说明 塑料配方设计是塑料制品成型加工中在加工设备和工艺参数确定之后所必须进行的重要环节 ,设计水平的高低直接关系到塑料制品的最终使用性能的优劣 ,也是应用现代技术对塑料进行改性的过程 ,其技术含量极高 塑料是以高分子聚合物为主要成分 ,加入一定量添加剂而组成的一种混合物 ,添加剂是由一系列为改变塑料的某些性能而添加的混合物 ,通常为填充剂 ,增塑剂 ,稳定剂 ,润滑剂 ,着色剂等 特性及使用性能要求 ,配方中应含有以下添加剂 . 填充剂 玻璃微珠； 型后易产生内应力 ,添加玻璃微珠使塑料的流动性好 ,残余内应力分布均匀 ,使光的漫反射率为 80%88%。 增韧剂 冲击性能很差 ,是一种十分脆的材料 ,增韧改性是必须的。 光稳定剂 氧化锌；塑料制品在日光或强荧光下， 由于吸收紫外光的能量，引发氧化反应，导致聚合物降解，使制品的外观或内在性能变坏，这一过程称为光氧化或光老化。 润滑剂 硬脂酸及其盐类；对塑料的表面去润滑 作用 ,防止塑料在成型加工时黏模 ,同时提高塑料制品表面光洁度。 着色剂 粉红色；在塑料制品中，需要着色的大约占 80%左右，着色的目的有 1：增加制品美感，以吸引消费者的购买欲望 ， 提高产品的耐候性，主要是通过着色剂防紫外线功能而实现的。 抗菌剂 磷酸锆系银离子抗菌剂；考虑到该产品人们可能会作为玩具把玩 ,因此需要做此设计 滋生致病细菌，与人接触后可能导致如感冒，咽炎，流行性脑膜炎，肺结核等疾病的传播。塑料抗菌改性是在 塑料 中加入抗菌剂，其逸出塑料表面后，可将沾在塑料表面的细菌杀死或抑制细菌的繁殖，保持自身的清洁状态。 型面的选择 根据分型面的选择原则： (1)便于塑件脱模； (2)在开模时尽量使塑件留在动模； (3)外观不遭到损坏； (4)有利于排气和模具的加工方便。 19 结合该产品的结构 ,分型面确定在塑件的最大投影面积上 示 。 图 5 分型面 图 6 立分型面 根据 示 其内表面和外表面的拔模角度为 根据 析：蓝色部分放入下模。绿色部分放入上模。 该塑件为旋纽，表面质量无特殊要求，端部因与人手指接触因此形成自然圆角，此零件可采用 上 图所示的分型面比较合适。 腔数的确定 方法，本题采用注射机的注射量来确定它的数目。其公式如下： 20 V (2) 式中： G 注射机的公称注射量 / 单个制品的体积 / 浇道和浇口的总体积 /产中每次实际注射量应为公称注射量 G 的（ ，现取 行计算。每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的（ 1）倍，现取 C =(60)/90132=以上的计算可知，可采用一模两腔的模具结构。 定型腔的排列方式 本塑件在注射时采用一模 两 件，即模具需要 两 个型腔。综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素，拟采用下图所示的型腔排列方式。 图 7 型腔排列 注系统的设计 注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的 传质，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。 主流道的设计 21 主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关 。 根据设计手册查得 60/40 型注射机喷嘴有关尺寸如下： 喷嘴前端孔径： 嘴前端球面半径： 15了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径 喷嘴直径 d。 D d+(1) 流道的半锥角通常为 1 2过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用 2。经换算得主流道大端直径 D 使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径 5圆弧过渡。主流道的 长度 L 一般控制在60取 L 55 图 8 浇注系统 冷料穴与拉料杆的设计 对于依靠推件板脱模的模具常用球头拉料杆，当前锋冷料进入冷料穴后紧包在拉料杆的球头上，开模时，便可将凝料从主流道中拉出。球头拉料杆固定在动模一侧的型芯固定板上，并不随脱模机构移动，所以当推件板从型芯上脱出制品时，也将主流道凝料从球头拉料杆上硬刮下来。其结构如 上 图所示： 分流道的设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上 ，起分流和转向作用，分22 流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐如表所示。 分流道的断面形状有圆形， 半圆形， 矩形，梯形， 减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。 分 流道在设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考 虑减小流道的容积。圆形和正方形流道的效率最高，当分型面为平面时一般采用圆形的截面流道，但考虑到加工的方便性， 在该模具上取 半圆形的流道。 一般分流道直径在 3 10围内，分流道的截面尺寸可根据制品所用的塑料品种、重量和壁厚，以及分流道的长度由中国模具设计大典第 2 卷中图 12 所示的经验曲线来选定，经查取 D=为合适，分流道长度取 L 20图 14中查得修正系数 分流道直径经修正后为 D D D 6 5 塑料品种与 分流道断面直径 浇口的设计 浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体塑料名称 分流道断面直径料名称 分流道断面直径 聚乙烯 尼龙类 聚甲醛 丙烯酸 抗冲击丙烯酸 醋酸纤维素 聚丙烯 异质同晶体 0 810 810 510 810 聚苯乙烯 软聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 热塑性聚酯 聚苯醚 聚砜 离子聚合物 聚苯硫醚 0 0 6 0 0 0 3 23 流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的类型有 很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定，该模具采用侧浇口，其有以下特性 : 形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证； 试模时如发现不当，容易及时修改； 能相对独立地控制填充速度及封闭时间； 对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。 根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为合适。 侧浇口一般开设在模具的分型面 上，从制品的边缘进料，故也称之为边缘浇口。侧浇口的截面形状为矩形，其优点是截面形状简单，易于加工，便于试模后修正。缺点是在制品的外表面留有浇口痕迹，因为该制件无表面
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