【正文】 0 目 錄 第一章 緒論 ??????????????????????????? 1 第二章 注射成型工藝分析 ????????????????????? 3 第一節(jié) 概述 ??????????????????????? 3 第二節(jié) 產(chǎn)品零件的分析 ?????????????????? 4 第三章 注塑機的選擇 ??????????????????????? 8 第四章 型腔布置 ????????????????????????? 10 第五章 澆注系統(tǒng)設計 ??????????????? ???????? 14 第一節(jié) 澆注系統(tǒng)的組成及設計原則 ????????????? 14 第二節(jié) 流道及澆口設計 ?????????????????? 16 第六章 模架的確定及標準件的選用 ????????????????? 21 第七章 分型面與排氣系統(tǒng)的設計 ?????????????????? 22 第八章 成型零件的設計 ?????????????????????? 25 第九章 合模導向機構(gòu)設計 ????????????????????? 34 第十章 推出機構(gòu)的設計 ?????????? ???????????? 37 第一節(jié) 推桿的基本概況 ?????????????????? 37 第二節(jié) 脫模力及推桿的尺寸計算及校核 ??????????? 38 第十一章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 ??????????????????? 41 第十二章 零件的加工 ??????????????????????? 43 設計體會 ???????????????????????????? 47 參考文獻 ???????????????????????????? 48 第一章 緒論 塑料是樹脂為主要 成分的高分子有機化合物，簡稱高聚物。一般相對分子質(zhì)量都大于 1 萬，有的甚至可達百萬級。在一定溫度和壓力下具有可塑性，可以利用模具成型為一定幾何形狀和尺寸的塑料制件。塑料的其余成分包括增塑劑、穩(wěn) 1 定劑、增強劑、固化劑、填料及其它配合劑。 在高分子材料加工過程中，用于塑料制品成型的模具，稱為塑料成型模具 ,簡稱塑料模。塑料模的優(yōu)化設計，是當今高分子材料加工領(lǐng)域中的重大課題。 在塑料材料、制品設計及加工工藝確定發(fā)后，塑料模設計對制品質(zhì)量及產(chǎn)量，就具有決定性的影響。首先，模具形狀、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、進澆與排氣 位置選擇、脫模方式以及塑料定型方法的確定等，均對制品（或型材）尺寸精度或形狀精度以及塑件的物理力學性能、內(nèi)應力大小、表面質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量等，起著十分重要的影響。其次，塑料模對塑料成本也有相當大的影響，除簡易模具外，一般說來制模費用是十分昂貴的，大型模具更是如此。 塑料模是塑料制品生產(chǎn)的基礎(chǔ)之深刻含意，正日益為人們理解和掌握。當塑料制品及其成型設備被確定以后，塑料質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，模具因素約占 80%。由此可知，推動模具技術(shù)的進步應是刻不容緩的策略。尤其大型塑料模的設計技術(shù)與制造水平，?？蓸酥疽粋€國家的 工業(yè)化發(fā)展程度。 我國塑料模的發(fā)展極其迅速。目前，塑料制品已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟發(fā)展的每一個領(lǐng)域。我國現(xiàn)在塑料制品年產(chǎn)量已超過 2021 萬噸以上，其中注射成型產(chǎn)品占約 30%左右。據(jù)不完全統(tǒng)計， 2021 年全國塑料加工設備的總生產(chǎn)量約 33000 臺，其中注射成型設備約 27600 臺。近年來，我國各行各業(yè)對模具工業(yè)的發(fā)展十分重視。 1989 年，國務院頒布了“當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定”，在重點支持技術(shù)改造的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品中，把模具制造列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位，它確定了模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位，也提出了振興模具工業(yè)的主要 任務?？傊M快提高我國模具工業(yè)的整體技術(shù)水平并迎頭趕上發(fā)達國家的模具技術(shù)水平。 目前，我國的塑料模設計技術(shù)、制造技術(shù)、 CAD 技術(shù)、 CAPP 技術(shù)，已有相當規(guī)模的開發(fā)和應用。塑料制件應用的日益廣泛和大型塑料制件的不斷開發(fā)，對塑 2 料成型模具設計和制造提出的要求越來越高。傳統(tǒng)的模具設計與制造方法不能適應工業(yè)產(chǎn)品不斷開發(fā)和及時更新?lián)Q代與提高質(zhì)量的要求，為了適應這些變化，先進國家的 CAD/CAM/CAPP 技術(shù)在 80 年代中期已進入實用階段，市場上已有商品化的系統(tǒng)軟件出售。 現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效率的設備 和先進和模具，被譽為塑料成型技術(shù)的“三大支柱”。尤其是塑料模對實現(xiàn)塑件加工工藝要求、塑件使用要求和塑件外觀造型要求，起著無可替代的作用。一副好的注射?？沙尚蜕习偃f次，一副好的壓縮模大約能成型 25 萬次，這與模具的設計、模具材料及塑料的制造有著很大的關(guān)系。高效全自動化設備，也只有裝上能全自動化生產(chǎn)的模具，才能發(fā)揮其應有的效能。此外，塑料生產(chǎn)及產(chǎn)品更新均以模具制造和更新為前提。當今世界注射成型設備向超精密化、高效方向發(fā)展，日本 FANUC 公司的超高速注射成型技術(shù)，已將螺桿推動速度提高到 2021mm/min。注射成型 制品也向著超薄壁化、輕量化方向發(fā)展，已有國外公司能夠注射成型出小至 壁厚的制品，例如， ～ 的高保真喇叭振動板。隨著塑料成型技術(shù)的不斷發(fā)展，模具新材料、模具加工新技術(shù)和模具新工藝方面的開發(fā)已成為當前模具工業(yè)生產(chǎn)和科研的主要任務之一。十多年來，國內(nèi)外塑料成型行業(yè)在改進和提高模具設計與制造方面投入了大量的資金和研究力量，取得了許多成果。 第二章 注射成型工藝分析 第一節(jié) 概述 注射成型工藝的特點是允許在一個單獨的加工過程中用一套集成的功能元件（例如，軸承、導柱、壓板、樞軸和彈簧）加工出 非常復雜的成型制品，這一生 3 產(chǎn)過程的自動化程度非常高。用注射成型法加工的制品包括小到在高精密儀器上使用的只有幾毫克重的制品，大到 50Kg 以上的大型制品。機械制造商提供了系列的注射成型機供制品生產(chǎn)者使用，同樣，各種成型配件的選擇范圍也很寬，然而，對于每一種新制品而言，其注射模具必須被特制。 注射機由注射系統(tǒng)和合模系統(tǒng)組成，注射機至少具有一個加熱的機筒，機筒內(nèi)有一個塑化螺桿，螺桿可以轉(zhuǎn)動并可以軸向運動。合模系統(tǒng)調(diào)節(jié)位于動模板和定模板之間的模具。它提供開合模的動作，在機器的注射過程中，保持模具閉合，以免注射過程是模 具內(nèi)熔體產(chǎn)生的內(nèi)壓力頂開模具。 已成顆粒狀的混合物料經(jīng)過料斗進入機筒，旋轉(zhuǎn)著的螺桿將顆粒狀的料向前輸送，由于機筒加熱和螺槽內(nèi)的捏合作用，粒料熔化并進入到螺桿端部的熔體腔。與此同時，螺桿本身后退，直到下一個注射成型周期所需要物料量（注射量）被塑化好為止。在注射過程中，螺桿沿軸線向合模系統(tǒng)方向移動，將塑化好的塑料快速地注入模具的模腔，同時合模系統(tǒng)使模具一直保持緊閉狀態(tài)（第一步注射）。由于模具的溫度低于模塑物料的軟化溫度，因此，物料接著會在模具內(nèi)固化。在冷卻階段，螺桿仍處于壓力下（保壓），繼續(xù)將模塑物料注入模具， 以補償在冷卻過程中模塑物料體積的減少（第二步冷卻）。在保壓一段時間后，通往模腔流道內(nèi)的物料已經(jīng)凝固到不能再流動的程度。 下一步，當模具內(nèi)制品進一步冷卻時，螺桿開始再次轉(zhuǎn)動，塑化成型下一個制品所需要的塑料。作用在螺桿上的軸向力被縮小到只保持塑化所需要的“背壓”的水平。當冷卻時間到達時，模具打開，模塑制品被移出或被“頂出”（第三步頂出）。當模具再次閉合以后，下一個注射成型周期開始。在注射充模過程中，模腔中的壓力通常有 100Mpa 或更高。這個壓力作用在模具壁上，形成一個使模具分離的力，這一分離力必須用機器的合模力 來抵消。 4 第二節(jié) 產(chǎn)品的分析 一 、塑料的選擇 成型塑料選擇日常生活中常見的塑料 ABS，即丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物。 ABS 為熱熱塑性塑料，加熱時變軟以至流動，冷卻時變硬，這種過程是可逆的，可以反復進行。這種塑料的基本情況如下： 基本特性 ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合力學性能。丙烯腈使 ABS具有良好的耐化學腐蝕性及表面硬度，丁二烯使 ABS堅韌，苯乙烯使它具有良好的加工性和染色性能。 ABS 無毒、無味，呈微黃色，成型的塑料件具有較好的光澤 。密度為 ～ 。 ABS 具有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿、酸類對 ABS幾乎無影響 ,在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但于烴長期接觸會軟化溶脹。 ABS 塑料表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的侵蝕會引起應力開裂。 ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70186。C 左右，熱變形溫度約為 93186。C 左右。 耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。根據(jù) ABS 中三種組成部分之間的比例不同可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等。 主要用途 ABS 在機械工業(yè)中用來制造齒輪、泵頁輪、軸承、把手、管道、電機外殼、儀表殼、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等。汽車工業(yè)上用 ABS 制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導管、加熱器等，還有用 ABS 夾層板制小轎車車身。 5 ABS 還可以用來制作水表外殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。 成型特點 ABS 在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大； ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理，含水量應應小于 %，要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥；流動性中等，溢邊料 左右；易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在 50～ 60186。C，要求塑件光澤和耐熱時，應控制在 60～ 80186。C。模具設計時應注意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口位置、形式。推出力過大或機械加工時塑件表面呈“白色”痕跡。脫模斜度宜取 2186。以上。 二、關(guān)于 ABS 塑料的數(shù)據(jù) (物理、熱性能 ) 密度： ～ 質(zhì)量體積： ～ 吸水率（ 24h 長時間）： ～ % 熔點（或黏流溫度）： 130～ 160186。C 熔融指數(shù)（ MFI）： 200186。C、載荷 50N、噴嘴直徑 時， ～ 維卡針入度： 71～ 122186。C 馬丁耐熱： 63186。C 熱變形溫度（ ）： 90～ 108186。C 熱變形溫度（ ）： 83～ 103186。C 線膨脹系數(shù)： 105/186。C 計算收縮率： ～ % 6 比熱容： 1470J/(Kg K) 熱導率： (m K) 燃燒性：慢 三、 ABS 的成型條件 注射機成型類型：螺桿式 密度： ～ 計算收縮率： ～ % 預熱溫度： 80～ 85186。C 預熱時間： 2～ 3h 料筒溫度（后期）： 150～ 170186。C 料筒溫度（中期）： 170～ 180186。C 料筒溫度（后期）： 180～ 200186。C 噴嘴溫度： 170～ 180186。C 模具溫度： 50～ 80186。C 注射壓力： 60～ 100Mpa 成型時間（注射時間）： 20～ 90s 成型時間（高壓時間）： 0～ 5s 成型時間（冷卻時間）： 20～ 120s 成型時間（總周期）： 50～ 220s 螺桿轉(zhuǎn)速： 30r/min 通用注射機類型：螺桿式、柱塞式均可 后處理方法：紅外線燈、烘箱 后處理溫度： 70186。C 7 后處理時間： 2～ 4/h 四、削皮器的塑料模成型分析 該削皮器外形的零件圖如下： 此塑料件為削皮器外觀圖，外表要求光潔美觀，為不規(guī)則塑件。該零件的重量為 37g，壁厚為 6mm，投影面積約為 6700mm2。其主要用途是為削除土豆等果、蔬的外表皮，在零件精度上關(guān)鍵部位要求有比較高的配合精度，且其外表面要求光滑美觀， 所以確定外表面的尺寸精度為 IT7 級。內(nèi)腔用于放置刀片，其尺寸精度無特別要求。定為 ABS 成型。由零件實物及經(jīng)驗可知，該零件采用注射法成型比較合適。 塑件成型工藝分析 首先要了解塑件的用途，使用情況及工作要求。對于塑件圖上的提出的塑件行狀，尺寸精度，光潔度等進行工藝分析，即從成型工藝，塑料制件的設計原則，模具結(jié)構(gòu)的合理性等方面進行綜合分析，對模具不夠合理的部分提出改進意見。 工藝分析：塑件外表不能有缺陷，如：澆口痕跡，熔接縫，凹陷等。由于零 8 件有兩個孔，用于安裝條形刀片和圓形刀片，削皮器的表面設計成對直接適宜手持結(jié)構(gòu)精度，這樣在對果蔬進行切削時，可以在直接削除光滑表皮的同時又對局部斑點進行處理。由上述零件圖可以看出，這種結(jié)構(gòu)的削皮器屬于板類零件，無側(cè)空，無需側(cè)抽芯，只需上下合模注塑成型即可。 塑件成型零件制造的初步構(gòu)想：削皮器外形為規(guī)則形狀，可用用電火花加工制造凸凹模，抽芯機構(gòu)可以鍛造后再打磨即可。 第三章 注射機的選擇 注射模是安裝在注射機上進行注射成型生產(chǎn)的，在進行模具設計之前，我們應該先對注射機的技術(shù)規(guī)范和使用性能進行了解。 設計注射模時，我們首先要確定模具的結(jié)構(gòu)、類型和一些基本尺寸，模具型