【ZM136】瓶盖注塑模设计[抽芯]【25CAD】
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【ZM136】瓶盖注塑模设计[抽芯]【25CAD】,zm136,瓶盖,注塑,设计,抽芯,25,cad
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目 录 第一章 前言 . 错误 !未定义书签。 具工业在国民经济中的地位 . 错误 !未定义书签。 种模具的分类和占有量 . 错误 !未定义书签。 国模具工业的现状 . 错误 !未定义书签。 界五大塑料生产国的产能状况 . 错误 !未定义书签。 国模具技术的现状及发展趋势 . 错误 !未定义书签。 第二章 注塑件的设计 . 错误 !未定义书签。 能设计 . 错误 !未定义书签。 料 . 错误 !未定义书签。 构 . 错误 !未定义书签。 件工艺性分析 . 错误 !未定义书签。 第三章 注塑成型的准备 . 错误 !未定义书签。 塑成型工艺简介 . 错误 !未定义书签。 塑成型工艺条件 . 错误 !未定义书签。 塑机的选择 . 错误 !未定义书签。 射机 有关参数的校核和最终选择 . 错误 !未定义书签。 具开模行程校核 . 错误 !未定义书签。 塑机的参数校核 . 错误 !未定义书签。 第四章 模具设计 . 错误 !未定义书签。 料配方说明 . 错误 !未定义书签。 型面的确定 . 错误 !未定义书签。 腔数目的确定 . 错误 !未定义书签。 口确定 . 错误 !未定义书签。 具材料的选择 . 错误 !未定义书签。 注系统设计 . 错误 !未定义书签。 准模架的选择 . 错误 !未定义书签。 向与定位机构 . 错误 !未定义书签。 出系统设计 . 错误 !未定义书签。 型零件工作尺寸的计算 . 错误 !未定义书签。 气设计 . 错误 !未定义书签。 度调节系统设计 . 错误 !未定义书签。 第五章模塑的工艺规程的编制 . 错误 !未定义书签。 模塑工艺卡 . 错误 !未定义书签。 要零件的加工工艺过程 . 错误 !未定义书签。 结论 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 附录 . 错误 !未定义书签。 盖塑料注 塑模具设计 摘要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。 本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明； 通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理 . 关键词 塑料模具 分型面 标准 he ia o he is of in is to to of of is to s of of of of of to to to a in of he 金华职业技术学院 毕业教学环节成果正文 题 目 瓶盖注塑模设计 学 院 _ 专 业 模具设计与制造 班级学号 姓 名 指导教师 副教授 08 年 12 月 12 日 - 1 - 目 录 第一章 前言 . - 4 - . - 4 - . - 5 - . - 5 - . - 6 - 国模具技术的现状及发展趋势 . - 8 - 第二章 注塑件的设计 . - 10 - 能设计 . - 10 - 料 . - 10 - 构 . - 12 - 件工艺性分析 . - 13 - 第三章 注塑成型的准备 . - 15 - 塑成型工艺简介 . - 15 - 塑成型工艺条件 . - 16 - . - 17 - . - 19 - . - 20 - . - 21 - 第四章 模具设计 . - 22 - 料配方说 明 . - 22 - 型面的确定 . - 22 - . - 23 - . - 23 - . - 23 - . - 24 - . - 26 - . - 27 - . - 28 - . - 30 - . - 31 - . - 32 - 第五章模塑的工艺规程的编制 . - 37 - . - 37 - . - 37 - 结论 . - 40 - 参考文献 . - 41 - - 2 - 致谢 . - 42 - 附录 . - 43 - - 3 - 盖塑料注塑模具设计 摘要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质 量有很大意义。 本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明； 通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理 . 关键词 塑料模具 分型面 标准 he ia o he is of in is to to of of is to s of of of of of to to to a in of he 4 - 第一章 前言 具工业在国民经济中的地位 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它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。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在 1989年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 60 90的产品的零件，组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工 业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加， 2005 年将达到 170 种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有 80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种排量 80 多个车型， 1000 多个型号。单辆摩托车约有零件 2000 种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模 具生产。一个型号的摩托车生产需 1000 副模具，总价值为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。 目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。 - 5 - 种模具的分类和占有量 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。 国模具工业的现状 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- 6 - 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（ 19611981），成长期（ 19811991），成熟期（ 19912001）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。 界五大塑 料生产国的产能状况 - 7 - 美国塑料 (原料 )的产量多年来一直雄居各国之首。早在 80 年代前期，美国塑料产量就已达 2000 万吨之多， 1986 年增至 23吨，占全球总产量 8100 吨的 此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势， 1988 年、 1990 年、 1992 年、 1994 年、 1996 年和 1998年分别增加到 2710 万吨、 2810 万吨、 3010 万吨、 3410 万吨、 4000 万吨和 4360 万吨，占世界总产量的比例从 1996 年起提高到 30以上。 2001 年美国塑料产量为 4170 万吨，其中以聚乙烯为最多，达 1500 多万吨。其次分别是氯乙烯 650 万吨、聚丙烯 720 万吨、聚苯乙烯对酞酸脂 320 万吨、聚苯乙烯 280 万吨。国内塑料消费量 (产量 +进口量一出口量 )，美国也是全球最多的。美国的全部塑料消费量 2001 年为 4280 万吨。美国人均塑料消费量也是很高的， 2000 年为 159 公斤， 2001 年略减为 155 公斤 ，居全球第 3 位。美国现有各种大小塑料企事业单位 1 万多家，其中职工人数少于 50 人的占总数的 53， 50的占 21， 100500 人的占 23，超过 500 人的占近 4，职工总数近 90 万人。在美国塑料制品加工业的就职人 数达 110 万， 2001 年的出货金额为 2150 亿美元，人均出货金额为195 美元。 德国是世界最大的塑料 (原料 )生产国之一，上世纪 90 年代初的 1991 年、 1992 年和 1993年，德国塑料产量都为 990 多万吨， 1994 年增达超过 1000 万吨的 1110 万吨 1998 年达近1300 万吨， 1999 年为近 1400 万吨， 2000 年增至 1550 万吨，超过日本为世界第 2 大塑料生产国， 2001 年上升为 1580 万吨， 2002 年已过 1600 万吨。 2001 年德国生产的种种塑料原料中，聚乙烯为 285 万吨 (低密度聚乙烯 160 万吨， 高密度聚乙烯 125 万吨 )，氯乙烯 175万吨，聚丙烯 160 万吨。德国 2001 年的国内塑料消费量为 1280 万吨，其中聚乙烯 265 万吨，聚丙烯 155 万吨氯乙烯 152 万吨。德国人均塑料消费量 2001 年为 160 公斤，在世界上仅少于比利时的 172 公斤，高于美国的 155 公斤，排在世界第 2 位。德国塑料制品加工业的职工总计有近 30 万人， 2001 年的出货金额为 360 亿美元，人均 126 美元。德国塑料制品加工企业中职工少于 50 人的占 44， 50100 人的占 28， 100500 人的占 25，500 人以上的占 4。 中国 塑料工业多年持续高速增长， 1991 年产量仅为 250 万吨， 1995 年增为 350 万吨，1998 年超过 700 万吨，到 2002 年已增达约 1400 万吨，超过日本而成为世界第 3 大塑料原料生产国。中国今年塑料制品市场将持续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长，需求量将超过 2500 万吨。其中包装塑料制品今年需求量将超过 850 万吨，工程塑料制品需求量将达 400 万吨左右，建材塑料制品需求量将达 300 万吨以上，农用塑料制品需求量将在 500 万吨左右，日用塑料制品需求量约为 80- 8 - 万吨左右。 日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第 2 大塑料生产国。一直到 1997 年，日本塑料产量曾经连续多年增长，年产量在 70 年代中期就已达 500 多万吨， 1987 年突破 1000万吨， 1991 年达约 1300 万吨， 1992 年和 1993 年因受日本经济下滑的影响，产量略有减少，分别降至 1258 和 1225 万吨。从 1994 年起产量再度增长， 1994 年、 1995 年和 1996年分别回升到 1300 万吨、 1400 万吨和 1470 万吨， 1997 年的产量又比上年增长 达到 1521 万吨，首次超过 1500 万吨。但这种增势在 1998 年受到 遏制，产量大幅度减少。1998 年，日本塑料产量为 1390 万吨，比上年减少了 1999 年和 2000 年日本塑料产量分别回升到 1432 万吨和 1445 万吨，但仍远未恢复到 1997 年的水平。 2001 年和 2002 年日本塑料产量再度下降至 1400 万吨以下的 1364 万吨和 1361 万吨。 2002 年日本塑料 (原料 )产量减为 1361 万吨。而中国则增为 1366 万吨，日本又退居第 4 位。 韩国塑料产量增长十分迅速， 1986 年超过 200 万吨， 1990 年增达 300 万吨， 1992 年突破 500 万吨， 1994 年、 1996 年和 1997 年分别上升到 600 多万吨、 700 多万吨和 800 多万吨， 1998 年产量增至 850 万吨， 1999 年突破 900 万吨， 2001 年达 1200 万吨，跻身于世界 5 大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首， 2001 年产量为 340 万吨 (低密度聚乙烯 160 万吨，高密度聚乙烯 180 万吨 )，聚丙烯以 238 万吨排在第 2 位，其次分别是聚酯 161 万吨、氯乙烯 124 万吨、 S 树脂 86 万吨、聚苯乙烯 77 万吨。韩国国内塑料消费量 2001 年 420 万吨，只相当于产量的 1/3 略高。人均塑料消费量 2001 年为 106公斤，韩国塑料制 品加工业的职工总数 2001 年为 人，出货金额为 85 亿美元，人均276 美元。 塑料产量位居世界前 10 名的国家和地区还有法国 660 万吨、比利时 600 万吨、中国台湾 598 万吨、加拿大 432 万吨和意大利 385 万吨 (均为 2001 年产量 )。 国模具技术的现状及发展趋势 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- 9 - 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。 - 10 - 第二章 注塑件的设计 能设计 功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能 ,并达到一定的技术指标 承受外力的几率不大 ,如冲击载荷 ,振动 ,摩擦等情况比较少 ;塑件的工作温度是室温 ,这使得在材料选择时对热变形温度 ,脆化温度 ,分解温度的要求降低 ;作为一种日用品 ,生产批量应该是大 批大量生产 ,这样 ,就必须考虑生产成本和模具寿命 ,在材料的选择时要综合各种因素 ;此外 ,塑料都会老化 ,作为一种光学用品 ,还要考虑到材料的光氧化等问题 . 料 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 其次才是成型难易和经济性问题 ,以下是对几种透光性能较好材料的性能对比，如表 2示。 表 2材料的特 性 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 11 - 折射率 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 2示。 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 80 装饰制品，仪表壳，绝缘零件，容器，泡沫塑料，日用品等 有机玻璃（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 收缩率取 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 以上的性能分析对比中看出 ,在透光度方面三种材料相差不大，成型特性上以聚碳酸酯为好，由于是一 般性民用品，所以价格上是需要考虑的，我们主要要求是价格和透光度 ,其它如拉伸强度 ,断裂伸长率等则是次要考虑的指标 (这由塑件的工作环境决定 ). 塑件- 12 - 材料 是最初选定的 所拥有的特性符合我们的塑件要求，但这些不是我们主要考虑的。 构 图 2原始零件图 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 . 厚 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 S 的壁厚推荐值 : 最小壁厚 .6 脱模斜度 由于塑件成型时冷却过程中产生收缩 ,使其紧箍 - 13 - 在凸模或型芯上 ,为了便于脱模 ,防止因脱模力过 大而拉坏塑件或使其表面受损 ,与脱模方向平行的塑件 内 ,外表面都应具有合理的斜度 S 的脱模斜度推荐值 : 制件外表面 35 制件内表面 301 塑件内表面在造型时就有弧度 ,如果要有 脱模斜度就是在凹槽和锁位处 ,这不仅对脱模有好处，而且可以更好的锁紧 。 角 塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。圆角的取值与应力集中的关系遵循 R/T 函数关系，当 R/T=后应力集中变的缓和，该塑件大部分的圆角取 大值取到 强肋 的圆角半径值关系如表 2示。 表 2肋的圆角半径值关系表 肋的高度 /3 1319 19 圆角半径 /件上其它的特征还有如孔等，各个特征都有其设计原则和特殊功能，因为该塑件没有涉及，所以就不一一介绍 件 工艺性分析 件技术要求和生产要求 该塑件为盖状，可用于防尘。根据要求，采用小批量生产，采用注塑成型。 根据要求，材料采用 苯乙烯） 塑料， 硬而脆，制品易带静电，表面易吸尘埃。收缩率为 5 ；溢边值为 理性能 电绝缘性尤其高频绝缘性优良 ,无色透明 ,透光率仅次于有机玻璃 耐水性 ,化学稳定性良好 ,强度一般 易产生应力脆裂 汽油等溶剂 ,适合制作绝缘透明件 成型性能 - 14 - 无定形料 ,吸湿小 ,不须充分干燥 ,不易分解 易产生内应力 ,流动性能好 宜用高料温 ,高模温 ,低注射压力延长注射时间有利于降低内应力 ,防止缩孔变形 可用各种形式浇口 ,浇 口与塑件圆弧连接 ,以免去处浇口时损坏塑件 ,脱模斜度大 ,顶出均匀 ,塑件壁厚均匀 ,最好不带镶件 ,有镶件要预热 . 件尺寸精度分析 查表（ 3 9） 1 80+100+ 均为 精度， 80+精度 87 16 33 15 为 “低精度尺寸” 精度等级均不高。 其余的尺寸无特殊要求，其尺寸公差均按 精度查取 则有： 200+1150+380+140+塑件表面质量分析 必须避免在塑件的分型面处出现毛边； 注意通孔处不出现锐边； 根据塑件的尺寸要求，塑件有较好成型性能； 塑件本身有一定斜度，利于脱模； 从塑件结构看，设置一个分型面。 - 15 - 第三章 注塑成型的准备 塑成型工艺简介 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 3塑成型压力 时间曲线 (1)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。 (2)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 示。图中 表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（ T=，熔体压力迅速上升，达到最大值 时间 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 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- 16 - 塑料制件平均收缩率的重要因素。 (3)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。 塑成型工艺条件 (1)温度；注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生 “流涎现象 ”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。 与温度的经验数据如表3示。 表 3温度的经验数据 料筒温度 / 喷嘴温度 / 模具温度 / 热变形温度 / 后段 中段 前段 50210 170230 190250 240250 575 6596 (2)压力；注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像 动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物 料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为 (3)时间；完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质- 17 - 量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为 35 秒，保压时间一般为 20120 秒，冷却时间一般为 30120 秒（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。确定成型周期的经验 数值 如表 3示。 表 3成型周期与壁厚关系 制件壁厚 /型周期 / s 制件壁厚 / 型周期 / s 0 5 5 5 2 5 8 5 经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如表 3示。 表 3制品成型工艺参数初步确定 特性 内容 特性 内容 注塑机类型 螺杆式 螺杆转速（ r/ 48 喷嘴形式 直通式 模具温度 50 喷嘴温度 ( ) 230 后段温度 ( ) 150210 中段温度 ( ) 170230 前段温度 ( ) 190250 注射压力 0 保压力 0 注射时间 s 压时间 s 5 冷却时间 s 20 其他时间 s 3 成型周期 s 30 成型收缩 (%) 燥温度 ( ) 6080 干燥时间 ( ) 13 后 处理 温度 70 ，保温时间 2 小时。 塑机的选择 塑机简介 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 ,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
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