塑料模具毕业设计----小盖塑料成型工艺及模具设计.doc

i 目目 录录 1.绪绪 论论1 1.1 国内模具的现状国内模具的现状.1 1.2 国内模具的发展趋势国内模具的发展趋势.2 1.3 国外模具的现状和发展趋势国外模具的现状和发展趋势.3 2.塑件的工艺性分析塑件的工艺性分析5 2.1 塑件的原材料分析塑件的原材料分析.5 2.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析.5 2.2.1 结构分析结构分析5 2.2.2 尺寸精度分析尺寸精度分析5 2.2.3 表面质量分析表面质量分析6 2.3.计算塑件的体积和质量计算塑件的体积和质量.6 2.4.塑件注塑工艺参数的确定塑件注塑工艺参数的确定.6 2.5.塑料成型设备的选取塑料成型设备的选取.7 3.模具的结构设计模具的结构设计8 3.1 分型面选择分型面选择.8 3.2 确定型腔的数目及排列方式确定型腔的数目及排列方式.8 3.2.1 模腔数量的确定模腔数量的确定8 3.2.2 型腔的排列方式型腔的排列方式9 3.3 浇注系统设计浇注系统设计.10 3.3.1 主流道设计主流道设计.10 3.3.2 分流道设计分流道设计10 3.3.3 浇口设计浇口设计10 3.3.4 排气结构的设计排气结构的设计11 3.3.5 主流道衬套的选取主流道衬套的选取11 3.4 推出机构设计推出机构设计.11 3.5 成型零件结构设计成型零件结构设计.13 3.5.1 凸模的结构设计凸模的结构设计13 3.5.2 凹模的结构设计凹模的结构设计13 4.模具加热与冷却系统的计算模具加热与冷却系统的计算15 ii 5.排气装置的设计排气装置的设计16 6.模具闭合高度确定模具闭合高度确定17 6.1 计算模具的闭合高度：计算模具的闭合高度：.17 6.2校核注塑机的开，合模空间校核注塑机的开，合模空间17 6.2.1：模具合模时校核：模具合模时校核：.17 6.2.2：模具开模时校核：模具开模时校核：.17 7.塑机有关参数的校核塑机有关参数的校核18 7.1：模具合模时校核：模具合模时校核：18 7.2：模具开模时校核：模具开模时校核：18 7.3 装配主要要求如下：装配主要要求如下：.19 8.绘制模具总装图和非标零件工作图绘制模具总装图和非标零件工作图21 结束语结束语.22 致谢致谢.23 参考文献参考文献.24 小盖塑料成型工艺及模具设计 1 1.绪绪 论论 模具工业是国民经济的重要基础工业之一。模具是工业生产中的基础工艺装备， 是一种高附加值的高精密集型产品，也是高新技术产业化的重要领域，其技术水平的 高低已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。 1.1 国内模具的现状国内模具的现状 20 世纪 80 年代以来，国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，同 时为模具的发展提供了巨大的动力。这些年来，我国模具发展十分迅速，模具工业一 直以 15%左右的增长速度快速发展。振兴和发展中国的模具工业，日益受到人们的重 视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”已经取得了共识。目前，中国有 17000 多个模具生产厂点，从业人数约 50 多万。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%，其他各类模具约占 11%。近年来，中国 模具工业企业的所有制成分也发生了变化。除了国有专业厂家外，还有集体企业、合 资企业、独资企业和私营企业，他们都得到了迅速的发展。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，许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。 虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在 以下几方面的不足: 第一，体制不顺，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积 极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体 制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽 如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低， 且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值 约合 1 万美元，国外模具工业发达国家大多是 1520 万美元，有的高达 2530 万美 元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化 企业管理的企业较少。 第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用了先 2 进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和 cad/cam 应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配 套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。 装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。 第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全” “小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不 细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占 45%左右，其馀为自 产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相 比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大 影响，对模具制造周期影响尤甚。 第五，模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模 具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都 有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。 1.2 国内模具的发展趋势国内模具的发展趋势 巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在 过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能 完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方 向包括以下几方面: （1）模具日趋大型化； （2）在模具设计制造中广泛应用 cad/cae/cam 技术； （3）模具扫描及数字化系统； （4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； （5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； （6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术； （7）模具的精度将越来越高； （8）模具研磨抛光将自动化、智能化； 小盖塑料成型工艺及模具设计 3 （9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程； （10）开发新的成形工艺和模具。 1.3 国外模具的现状和发展趋势国外模具的现状和发展趋势 模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、 家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作 表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方 法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，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的质量、效益和新产品的开发能力。近几年， 全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为 600650 亿美元左右。 美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。 国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到 50%以上；国外模具 企业的组织形式是“大而专“、“大而精“。2004 年中国模协在德国访问时，从德国工、 模具行业组织-德国机械制造商联合会（vdma）工模具协会了解到，德国有模具企业 约 5000 家。2003 年德国模具产值达 48 亿欧元。其中（vdma）会员模具企业有 90 家，这 90 家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的 90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结 构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平高故人均产值 也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合 1 万美元左右，而国外模具工业发 达国家大多 1520 万美元，有的达到 2530 万美元。 国外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70%以上，而我国才达到 45 4 2.塑件的工艺性分析塑件的工艺性分析 2.1 塑件的原材料分析塑件的原材料分析 塑件的材料采用 372 有机玻璃，从使用性能上看，表面硬度不高、易擦毛、抗冲 击性能低、成型流动性能差等缺点；由于该材料分子中含有脂基，具有一定的亲水性， 料粒在高温下对水比较敏感，当水分子超过极限时，在加工中 pet 分子量下降，制品 带色、变脆。因此，在加工前必须对物料进行干燥，其干燥品度为 150，4 小时以上。 可用空射法检验材料是否完全干燥。从成型性能上看，该塑料具有很好的加工性，成 型容易，收缩率较小，制件尺寸容易控制，但是其吸水性较大，易使成型后制件上产 生气泡，银丝、斑纹等缺陷，因此应注意注塑前对原料的干燥。另外，由于 372 有机 玻璃的流动性较好，在成型时较容易。 小盖塑料成型工艺及模具设计 5 2.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 2.2.1 结构分析结构分析 从零件图上分析，该零件总体形状为一个矩形小盖。在小盖侧壁上有四个缺口.因 此,模具设计时型芯必须设计较为简单,该零件属于比较简单的零件. 2.2.2 尺寸精度分析尺寸精度分析 尺寸精度分析：该零件有些尺寸未注明公差，为提高经济效益，则按未注明公差 尺寸来处理，查得 372 有机玻璃材料的适用未注公差等级为 mt5 级，对应的模具相关 零件的尺寸加工容易保证。 从塑件的壁厚上来看,侧壁厚为 1.4mm,底板厚为 1mm，壁厚不均匀, 符合 372 有机 玻璃的最小壁厚原则，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的 尺寸较小，372 有机玻璃的强度较大不需增设加强 2.2.3 表面质量分析表面质量分析 该零件的表面没有过多的表面质量要求，故比较容易实现。 综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保 证. 2.3.计算塑件的体积和质量计算塑件的体积和质量 计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。 计算塑件的体积：v=0.417cm 3 计算塑件的质量：根据设计手册可查得 372 有机玻璃的密度为 =1.18g/, 3 cm 塑件质量：m=v =0.4171.18 =0.49g 采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力，初步选用注塑机 xsz30 型。 6 2.4.塑件注塑工艺参数的确定塑件注塑工艺参数的确定 查相关文献资料，372 有机玻璃塑料的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可 根据实际情况作适当调整） 注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。 筒温度：后段温度 t1 选用 190； 中段温度 t2 选用 210； 前段温度 t3 选用 230； 喷嘴温度：选用 230； 注塑压力：选用 120mpa; 注塑时间：选用 0.7s； 保压压力：选用 100mpa; 保压时间：选用 5s； 高压时间：3s; 冷却时间：5s; 后处理方法：采用红外线灯；烘箱等等； 后处理温度：70； 后处理时间：4h; 说明： 372 有机玻璃具有较绳强的吸湿性，所以塑料应该在注塑前应该进行干燥 处理。 2.5.塑料成型设备的选取塑料成型设备的选取 根据计算及原材料的注射成型参数初选注塑机为 xs-z-30 查材料知： 螺杆直径/cm 28mm 小盖塑料成型工艺及模具设计 7 注射容量/克： 30 克 注射压力/mpa： 120mpa 锁模力 kn： 250kn 最大注射面积/ : 90 22 模具厚度/mm： 60180mm 模板行程/mm: 160mm 喷嘴 球半径： 12mm 孔半径： 4mm 定位孔直径/ 65 06 . 0 0 3.模具的结构设计模具的结构设计 注塑模结构设计主要包括：分型面选择模具型腔数目的确定型腔的排列方式 冷却水道布局浇口位置设置模具工作零件的结构设计推出机构的设计等内容。 3.1 分型面选择分型面选择 模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原 则和塑件的成型要求来选择分型面。 该塑件为双孔盖板，表面无特殊的要求，其分型面选择如下图所示： 8 图（3）分型面 如图所示取 a-a 向为分型面，不影响零件外观质量，抽芯在动模构简单。 3.2 确定型腔的数目及排列方式确定型腔的数目及排列方式 3.2.1 模腔数量的确定模腔数量的确定 塑件的生产属大批量生产，宜采用多型腔注塑模具，其型腔个数与注塑机的塑化 能力，最大注射量以及合模力等参数有关，此外还受制件精度和生产的经济性等因素 影响，有上述参数和因素可按下列方法确定模腔数量； 按注射机的额定注塑量确定型腔数量 n n12 tc tc =10.1mm 底板厚度d=4.76mm 小盖塑料成型工艺及模具设计 15 4.模具加热与冷却系统的计算模具加热与冷却系统的计算 塑料在生产过程中由于需要对熔融的塑料流体进行冷却，塑料制件不能有太高的 温度（防止出模后制件发生翘曲，变形）.在注射模具中溶体从 200 0 c,左右降低到 80 0 c 左右，所释放的能量 5以辐射，对流的方式散发到大气中，其余 95由冷却介 质带走，因此注射模的冷却时间只要取决与冷却系统的冷却效果。,如果忽略模具因空 气对流，热辐射与注射机接触所散失的热量，假设塑料熔体在模内释放的热量，全部 由冷却水带走。则冷却系统设计可按下式进行计算： 设该模具平均工作温度为 80，用 20的常温水作为模具的冷却介质，其出口温 度为 25，产量为（1 分钟 4 模）0.45kg/h。 1. 求塑件在硬化时每小时释放的热量为 q1，查表得尼龙 6gf30%成型时冷 却应排除的热量 q1=627x103kg/h。 2. 求冷却水的体积流量 v v=wq1/60c (t1t2) =0.22 x10-3 m3/min 式中 v-冷却水的体积流量（m3/min）； w-单位时间内注入模具内的塑料溶体的质量（kg/h）； c-冷却水的比热容【j/(kgk）； -冷却水的密度（kg/ m3）； t1-冷却水的出口温度（ 0 c）； t2-冷却水的进口温度（ 0 c）； 温度调节对塑件的质量影响主要表现在以下几个方面： 变形 尺寸精度 力学性能 表面质量 在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足制件的质量要求。 本塑件在注射成型时不要求有太高的模温,因而在模具上不设置加热系统、冷却系 统。 16 5.排气装置的设计排气装置的设计 因为该塑件较小，且排气通畅，其分弄面就可以使之排气良好，根据经验所得， 所以不用再设排气装置。 小盖塑料成型工艺及模具设计 17 6.模具闭合高度确定模具闭合高度确定 在支撑板与固定零件的设计中根据经验确定：定模板厚度 h1=16mm，型腔板型芯 固定板厚度均为 h2、h3=10mm，推件板厚度为 h4=12 .5mm，垫块厚度 h5=25mm 动 模板厚度 h6=10mm(考虑模具的抽芯距)如下图所示： 6.1 计算模具的闭合高度：计算模具的闭合高度： h=h1h2h3h4h5 =140mm 6.2校核注塑机的开，合模空间校核注塑机的开，合模空间 6.2.1：模具合模时校核：模具合模时校核： 60mm140mm180mm （模具符合注塑机的要求） 6.2.2：模具开模时校核：模具开模时校核： 60mm140mm15mm180mm （模具符合注塑机的要求） 18 7.塑机有关参数的校核塑机有关参数的校核 本模具的外形尺寸为 125mm125mm140mm, xs-zy-30 型注塑机 模板最大安装尺寸是 160mm180mm。 由于上述计算的模具闭合高度为 140mm，xs-zy-30 型注塑机的最小模具厚度为 60mm，最大模具厚度为 180mm 7.1：模具合模时校核：模具合模时校核： 60mm140mm180mm 7.2：模具开模时校核：模具开模时校核： 60mm140mm15mm180mm 其中：15mm 为模具的抽拔距 经校核 xs-zy-130 型注塑机能满足使用要求故可以采用。 小盖塑料成型工艺及模具设计 19 7.3 装配主要要求如下：装配主要要求如下： (1)模具上下平面的平行度偏差不大于 0.05mm 分模处要求密合。 (2)推件时推杆与卸料板要保持同步。 (3)上、下模型芯必须紧密接触。 (4)装配时以分型面密合作为该模具的装配基准，装配顺序如下： (5)装配前按图检验主要工作零部件及其它零件尺寸。 (6)镗导柱、导套孔。将定模板、动模板、型芯固定板叠合在一起，使分模面紧密 接触并加紧，镗导柱、导套孔，在孔内压入工艺定位销后，加工侧面的垂直基准。 (7)加工定模。用定模侧面的垂直基准确定定模上型芯中心的实际位置。 (8)压入导柱、导套。将定模、板动模板、支撑板上分别压入导柱、导套，使其导 向可靠，滑动灵活。 （9）装配型芯。在定模和型芯固定板孔内压入型芯，用镙孔复印法和压销钉套法 使型芯紧固在支撑板上，将其一起磨平。 （10）通过型芯钻支撑板上的推杆孔。 （11）通过支撑板钻推杆固定板上的孔。 （12）在推杆固定板和支撑板和支撑板上加工限位螺钉和复位杆孔。 组装垫块和支撑板。 (13) 加工定模座板。加工螺孔、销钉孔和导柱孔，并将浇口套、导柱套压入定模 座板。 (14) 定模部分的装配。用平行夹头把它们加紧（浇口套的浇道孔与镶块上的浇道 口对中，在上面钻固定在注塑机上的孔，使其与注塑机相配合。 (15) 装配动模部分。修正推杆和复位杆的长度。 (16) 完成装配后进行试模，并校验入库。 表 7-1 制件常见缺陷及解决办法: 20 8. 绘制模具总装图和非标零件工作图绘制模具总装图和非标零件工作图 该模具是一模四腔双分型面机定距拉板注塑模。注射完成后，模具打开在弹簧 3 的作用下先从 a 处打开，从面料把从注流道套里脱出。动模继续向后走，在 2 和 5 的 作用下，模具在 b 分型处打开，同时注塑机的顶杆作用于推板 14 从而作用于顶杆 17 名称 注塑机及成型条件问 题 模具或材料问题 填充不满1 注塑机的注塑能力 不够 2 加料量不够 3 注塑压力太低 4 料温太底使塑料溶 体流动不好 5 注塑速度太慢 6 注塑机喷嘴有异物 阻塞 1 浇口平衡不好 2 模具温度太低 3 排气不良 4 流道浇口过小 5 浇口流道有异物阻 塞 6 塑料原料流动性不 好 飞边 1 注塑压力太低 2 锁模力不够 3 加料量过大 4 料温过高 5 保压时间过长 1 模具配合面不严 2 成型期间塑料原料 粘性太低 小盖塑料成型工艺及模具设计 21 将塑件从型芯 7 上脱离。复位时有复位杆进行复位，进行下一次注塑. 图（10）装配图 1-定模座板 2-拉板 3-弹簧 4-导柱 5-限位销 6-型芯固定板 7-型芯 8-垫板 9-复位杆 10-垫块 11-动模座板 12-限位螺钉 13-导套 14-推板 15-螺钉 16-顶杆 固定板 17-顶杆 18-导套 19-定模板 20-导柱 21-定位环 22-螺钉 23-主流道套 24-型腔板 结束语结束语 小盖塑件属于简单注塑件，分析其工艺性，并确定工艺方案。根据计算确定本制 件注塑较为容易，然后相应选取注塑机。本设计主要是型腔、型芯等工作尺寸的计算， 并且还需要确定模具的总体尺寸和模具零件的结构，然