【正文】 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前 言 大學(xué) 四 年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是最后一個環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué) 四 年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實習(xí) 的基礎(chǔ)上 ，我熟練地掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理 等 方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個全面、系統(tǒng)的理解，達到了學(xué)習(xí)的目的。 塑料是近代興起的一門新興產(chǎn)業(yè)，在人民生活、工業(yè)生產(chǎn)、國防等多方面都得到了越來越大的應(yīng)用。塑料制件在工業(yè)中應(yīng)用日趨普遍，這是由于它的一系列特殊的優(yōu)點所決定的。塑料密度小、 質(zhì)量輕，所以有“ 以 塑代鋼”的優(yōu)點。塑料強度高 ， 絕緣性能好，介電損耗低，是電子工業(yè)不可缺少的原材料；塑料的化學(xué)穩(wěn)定性高，對酸、堿和許多化學(xué)藥品都有很好的耐腐蝕能力；塑料還有很好的減摩、耐磨及減震、隔音性能也較好。因此，塑料躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列，在國民經(jīng)濟中，塑料制件已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。 模具技術(shù)集合了機械、電子、化學(xué)、光學(xué)、材料、計算機、精密監(jiān)測和信息網(wǎng)絡(luò)等諸多學(xué)科，是一個綜合性多學(xué)科的系統(tǒng)工程。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟的方向 發(fā)展，尤其是結(jié)合了計算機輔助系統(tǒng)之后，模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無圖化、精細化、自動化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、管理信息化、經(jīng)營國際化的方向發(fā)展。 在塑料模具中注射模具是應(yīng)用最廣泛、類型最多、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的一種。在現(xiàn)代塑料制件的生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進的模具是必不可少的三項重要因素，尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求 ， 滿足塑料制件的使用要求 ， 降低塑料制件的成本起著重要的作用。一副好的注塑?？沙尚蜕习偃f次，這與模具的設(shè)計、模具材 料及模具的制造有著很大的關(guān)系。由于工業(yè)塑件和日用塑料制品的品種的需求量很大，對塑料模具也提出了越來越高的要求，因此促進塑料模具生產(chǎn)不斷向前發(fā)展。 壓蓋塑料注塑模具設(shè)計 2 1 緒論 塑料注射模具簡介 模具是塑料成型加工的一種重要的工藝裝備，同時又是原料和設(shè)備的“效益放大器”，模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。因此，模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，被稱為“工業(yè)之母”。模具生產(chǎn)技術(shù)的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造技術(shù)的重要標志。塑料成型加工及模具技術(shù)不僅隨著高分子材料合成技術(shù)的提高、成型設(shè)備成 型機械的革新、成型工藝的成熟而進步，而且隨著計算機技術(shù)、數(shù)值模擬技術(shù)等在塑料成型加工領(lǐng)域的滲透而發(fā)展。 注射成型也稱為注塑成型，其基本原理就是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段保壓冷卻定型時間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。采用這種方法既可以生產(chǎn)小巧的電子器件和醫(yī)療用品，也可以生產(chǎn)大型的汽車配件 和建筑構(gòu)件，生產(chǎn)的制件具有精度高、復(fù)雜度高、一致性高、生產(chǎn)效率高和消耗低的特點，有很大的市場需求和良好的發(fā)展前景。據(jù)統(tǒng)計，注射制品約占所有塑料制品總產(chǎn)量的 30%，全世界每年生產(chǎn)的注射模數(shù)量約占所有塑料成型模具數(shù)量的 50%。早期的注射成型方法主要用于生產(chǎn)熱塑性塑料制品，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑料制品的應(yīng)用范圍不斷擴大，目前的注射成形方法已經(jīng)推廣應(yīng)用到熱固性塑料制品和一些塑料復(fù)合材料制品的生產(chǎn)中。例如，日本的酚醛（熱固性塑料）制品生產(chǎn)過去基本上依靠壓縮和壓注方法生產(chǎn)，但目前已經(jīng)有 70%被注射成型所取代。注射 成型方法不僅廣泛應(yīng)用于通用塑料制品生產(chǎn)，而且就工程塑料而言，它也是一種最為重要的成型方法。據(jù)統(tǒng)計，在當(dāng)前的工程塑料制品中， 80%以上都要采用注射成型的方法生產(chǎn)。 隨著塑料材料技術(shù)和注塑成型加工技術(shù)的不斷進步，塑料注塑加工行業(yè)得以持續(xù)發(fā)展。塑料加工是將原材料變?yōu)橹破返年P(guān)鍵環(huán)節(jié)，只有迅速的發(fā)展塑料加工業(yè)，才可能把各種性能優(yōu)良的高分子材料變成功能各異的制品，在國民經(jīng)濟的各領(lǐng)域發(fā)揮作用。 國內(nèi)外塑料模具現(xiàn)狀 我國塑料模具的質(zhì)量、技術(shù)和制造能力近年來發(fā)展很快，有些已達到或接近國際水平。隨著改革開放政策的不斷深入 ，國外先進制造技術(shù)的不斷引進，模具CAD/CAM/CAE 技術(shù)在塑料模的設(shè)計制造上應(yīng)用已越來越普遍，特別是 CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用較為普遍，已經(jīng)取得了很大成績。目前，使用計算機進行產(chǎn)品零件造型分析、模具主要結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計、數(shù)控機床加工的編程已成為精密、大型塑料模具設(shè)青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 計生產(chǎn)的主要手段。應(yīng)用電子信息工程技術(shù)進一步提高了塑料模的設(shè)計制造水平。這不僅縮短了生產(chǎn)前的準備時間，而且還為擴大模具出口創(chuàng)造了良好的條件，也相應(yīng)縮短了模具的設(shè)計和制造周期。此外，氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，熱流道技術(shù)的應(yīng)用更加廣 泛，精 密、復(fù)雜、大型模具的制造水平有了很大提高，模具壽命及效率不斷提高，同時還采用了先進的模具加工技術(shù)和設(shè)備。這些先進技術(shù)的發(fā)展對我國塑料模具設(shè)計制 造水平的提高起到了重大的作用。 然而，由于我國模具制造基礎(chǔ)薄弱，各地發(fā)展極不平衡，其中廣東、江蘇昆山、浙江寧波等沿海一帶模具工業(yè)最為發(fā)達，但內(nèi)地模具工業(yè)基本上還是空白。而且從總體上來看，與國際先進水平相比差距還很大。主要表現(xiàn)在以下方面：塑料模具生產(chǎn)技術(shù)水平不高，與國外先進水平相差甚遠；我國塑料模制造企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率和 CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率比國外低很多，且設(shè)備不配套 、利用率低的現(xiàn)象十分嚴重；開發(fā)能力低，在市場上處于被動地位，創(chuàng)造的經(jīng)濟效益方面，國內(nèi)有些企業(yè)是微利甚至虧損；國內(nèi)外模具企業(yè)管理上的差距十分明顯；我國塑料模具市場總體上供不應(yīng)求，特別是大型、復(fù)雜、長壽命塑料模產(chǎn)需矛盾十分明顯。 模具的發(fā)展趨勢 隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點應(yīng)該是既能滿足大量需要，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國內(nèi)尚不能自給，需大量進口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具。模具標準 件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標準件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標準化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點來發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點發(fā)展產(chǎn)品，而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術(shù)基礎(chǔ)，屬于有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品。 塑料模具生產(chǎn)企業(yè)在向著規(guī)?；同F(xiàn)代化 發(fā)展的同時，高精度、高效率、自動化、精密、高壽命仍然是模具發(fā)展必然的趨勢。從技術(shù)上來說，主要有以下幾個方面： （ 1） CAD/CAM/CAE 技術(shù)將全面推廣； （ 2）快速原型制造（ RPM）、高銑削加工、熱流道技術(shù)、氣體輔助注射技術(shù)、高壓注射成型及相關(guān)技術(shù)將得到更好的發(fā)展； （ 3）開發(fā)新的模具材料，如采用粉末冶金及噴射成型工藝制作出硬制合金、陶瓷及復(fù)合材料； （ 4）模具表面強化熱處理新技術(shù)應(yīng)用，如我國研制的 PMS 鏡面塑料模具，就是壓蓋塑料注塑模具設(shè)計 4 在低級材料中加入 Ni、 Cr、 Al、 Cu、 Ti 等合金元素后，經(jīng)過毛坯淬火與回火處理，使其硬度 ≤ 30HRC，然后加工成型，再進行時效處理，使模具硬度上升到40~50HRC，從而大大提高了模具的使用壽命。 用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。振興和發(fā)展我國塑料模具工業(yè)，特別是注射模具將越來越受到人們的重視。 2 塑料制件及材料的分析 的 設(shè)計 塑 件 形狀及結(jié)構(gòu) 的 設(shè)計原則 ??1 塑料制件主要是根據(jù)使用 要求進行設(shè)計，由于塑料有其特殊的物理機械性能，因此在設(shè)計塑件時要充分發(fā)揮其性能優(yōu)點。在滿足使用要求的前提下，塑件形狀應(yīng)盡可能地做到簡化模具結(jié)構(gòu)，符合成型工藝要求。 塑料制件主要是根據(jù)使用要求進行設(shè)計，塑件設(shè)計原則是在保證使用性能、物理性能、力學(xué)性能、電氣性能、耐化學(xué)腐蝕性能和耐熱性能等的前提下，盡量選用價格低廉和成型性能好的塑件。同時還應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單，壁厚均勻，成型方便。在設(shè)計塑件時，還應(yīng)考慮其模具的總體結(jié)構(gòu)，使模具型腔易于制造，模具抽芯和推出機構(gòu)簡單。塑件設(shè)計時應(yīng)注意以下事項： （ 1）塑料的物理機械性能， 如強度、剛性、韌性、彈性、對應(yīng)力的敏感性 ； （ 2）塑料的成型工藝性，如流動性 ； （ 3）塑件形狀應(yīng)有利于沖模流動、排氣、補縮，同時能適應(yīng)高效冷卻硬化 ； （ 4）塑件在成型以后的收縮情況及各向收縮率的差異 ； （ 5）模具的總體結(jié)構(gòu)，特別抽芯與脫出塑件的復(fù)雜程度 ； 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 （ 6）模具零件的形狀及其制造工藝 ； 對于 流動性差 、 收縮率大 、 易變形 、 精度要求高 、 形狀復(fù)雜 、 內(nèi)應(yīng)力不平衡的制品 ，其 尺寸 都 不易過大。 制品的配合表面按需要選取，非配合表面精度可低一些。模具粗糙度低于制品1~2個等級，塑件常用脫模斜度為 1~176。，當(dāng)塑件有特殊 要求時，斜度可設(shè)計為外表面 5′，內(nèi)表面 10~20′，塑件上有凸起或加強筋時，單邊應(yīng)有 4~5176。的斜度，側(cè)壁有花紋時 4~6176。的脫模斜度。 壓蓋結(jié)構(gòu) 的 設(shè)計及分析 本設(shè)計塑料制件 為壓蓋， 外形如圖 2－ 1 所示 ： 圖 2－ 1 塑料制品 Fig. 21 plastic product （ 1） 從結(jié)構(gòu)上分析，該制品的結(jié)構(gòu)比較簡單，但是考慮到塑件應(yīng)有一定的厚度，壁厚太薄熔料充滿型腔時的流動阻力大，會出現(xiàn)缺料現(xiàn)象，而壁厚太厚塑件內(nèi)部又會產(chǎn)生氣泡，外部會產(chǎn)生凹陷等現(xiàn)象，同時還增加了成本，壁厚不均還造成收縮不均，因此塑 件的壁厚一般取 1~4mm 為宜，此塑件壁厚為 3 mm； （ 2） 從 尺寸精度分析 ， 該制品除了配合尺寸要求精度較高外，其他尺寸精度要求相對較低， ，一般精度等級，對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證 ； （ 3） 從 表面質(zhì)量分析 ， 該零件表面質(zhì)量要求較高，外表面不得有熔接痕、氣痕、飛邊等缺陷產(chǎn)生 .。 綜合分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制的較好的情況下，該制品的成型要求可以得到保 證。 塑料制件 材料的選 用分析 塑料 可 分為兩種 ： 熱固性塑料和熱塑性塑料 ； 其中熱塑性塑料又分為四大類：烴類塑料（非極性塑料）、含有極性基團的乙烯 基類塑料、工程塑料和纖維素類塑料 。 塑 件材料的選 用原則 壓蓋塑料注塑模具設(shè)計 6 塑料制件的選材應(yīng)考慮以下幾個方面 ??2 ： （ 1）塑料的力學(xué)性能，如強度，剛性，韌性，彈性，彎曲性能，沖擊性能以及對應(yīng)力的敏感性 ； （ 2）塑件的物理性能，如對使用環(huán)境溫度變化的適應(yīng)性，光學(xué)特性，絕熱或電氣絕緣的程度，精加工和外觀的完美程度 ； （ 3）塑件的化學(xué)性能，如對接觸物（水 、 溶劑 、 油 、 藥品）的耐性，衛(wèi)生程度以及使用上的安全等 ； （ 4）必要的 精度，收縮率的大小以及各項收縮率的差異 ； 本設(shè)計中 壓蓋 選用 ABS 樹脂作為材料 ,即 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物。 ABS 性能和特點 ABS 樹脂 是流動性中等的熱塑性材料 。 丙烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學(xué)腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性 、 韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動性。因此 ABS 樹脂具有突出的力學(xué)性能和良好的綜合性能。同時具有吸濕性強，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好，塑件盡可能偏大的脫模斜度 ??3 。 ABS無毒、無味，呈微黃色，成型的塑料件有較好的光澤。有極好的沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。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，但與烴長期接觸會軟化溶脹。 ABS 表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會引起應(yīng)力開裂。 ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。 表 2－ 1 ABS 的綜合性能 ABS synthesis nature 表 2－ 2 ABS 的技術(shù)指標 屬性 數(shù)值 屬性 數(shù)值 比重 g/cm3 ~ 抗拉屈服強度 MPa 50 比容 k/cm3 ~ 拉伸彈性模量 MPa 1800 吸水性 % ~ 沖擊韌性 MPa 無缺口： 收縮率 % ~ 缺口： 熔點 ℃ 130~160 脫模斜度（型芯） 型腔： 40′ ~1176。 20′ 體積電阻系數(shù) 6900000 型芯： 35′ ~1176。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 ABS qualification ABS的成型特性 ??4 （1）無定形塑料，其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也有差異，應(yīng)按品種確定成形方法及