【正文】 塑料蓋注射模設(shè)計說明書畢業(yè)論文1 塑料模具概論隨著市場競爭趨勢日益加，使產(chǎn)品功能多元化增加，同時產(chǎn)品的生命周期不斷縮短，塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變得多樣化和復(fù)雜化，客戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越高。在一定程度上使模具設(shè)計和注射成型過程的趨于復(fù)雜，某些注射成型問題甚至是經(jīng)驗豐富的模具設(shè)計師和注射工藝師都難以把握和解決。在注射模具的設(shè)計過程中，首先考慮的一般是模具結(jié)構(gòu)本身的需要，在滿足這個要求之后才考慮注射制品的需要。例如，傳統(tǒng)規(guī)的注射模設(shè)計通常是根據(jù)經(jīng)驗來確定澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的形式和尺寸，而并非根據(jù)流動分析的方法來確定。在最后的試模過程中通過反復(fù)的調(diào)整模具的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)參數(shù)以求基本達(dá)到產(chǎn)品的質(zhì)量要求。這樣勢必將造成模具試模周期過長、試模成本過高，從而嚴(yán)重影響了企業(yè)的經(jīng)濟效益和競爭力。因此，塑料熔體注射成型過程的設(shè)計和計算產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)以及注射成型工藝都具有非常重要的指導(dǎo)性意義。當(dāng)今世界，模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個國家制造水平高低的重要標(biāo)志之一，因為模具的質(zhì)量在很大程度上決定了產(chǎn)品的質(zhì)量、效益以及新產(chǎn)品的開發(fā)能力。塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的。隨著經(jīng)濟的發(fā)展人們對生活的質(zhì)量要求越來越高，對設(shè)備和用品的外觀、舒適度、輕量化以及價格的要求越來越高，這就使塑料制品有了更為廣闊的市場前景。塑料模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，對塑料制品業(yè)的發(fā)展起到了關(guān)鍵性的作用。塑料制品在家電、汽車、辦公用品、IT信息、工業(yè)電器等各個行業(yè)的發(fā)展非常迅速，使得塑料模具行業(yè)也快速發(fā)展。塑料注射模具的發(fā)展在我國起步比較晚，但發(fā)展速度很快，特別是在近些年來，無論是在質(zhì)量和技術(shù)上，還是在制造能力上都有很大的發(fā)展和進(jìn)步。主要成就有以下幾個方面：⑴CAD/CAM/CAE技術(shù)在塑料模具的設(shè)計制造上應(yīng)用越來越普遍，特別是在CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用方面，取得了非常大的成績。⑵電子信息工程技術(shù)的廣泛應(yīng)用提高了塑料模的設(shè)計和制造水平。⑶氣體輔助注射成型技術(shù)的應(yīng)用變得更加成熟。⑷熱流道技術(shù)的推廣和應(yīng)用，使得熱流道模具比例不斷提高。⑸精密、復(fù)雜、大型模具的設(shè)計制造水平不斷提高。塑件尺寸精度6—7級的塑料注射模具國內(nèi)已經(jīng)有能力生產(chǎn)，，型面的表面粗糙度可達(dá)Ra=—。⑹模具的設(shè)計制造的效率不斷提高。⑺模具使用壽命不斷提高，已有不少模具壽命已能達(dá)到100萬次以上。⑻采用模具先進(jìn)加工技術(shù)及設(shè)備，使模具制造能力大為提高。高速銑削技術(shù)以及高速銑削機床在模具加工制造中的使用，已使得模具加工效率顯著提高。伴隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，從總體上來看，中國塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了非常大的進(jìn)步，但從國民經(jīng)濟發(fā)展的需求來看，中國塑料模具工業(yè)與世界先進(jìn)水平相比差距仍很大。技術(shù)名稱發(fā)達(dá)國家中國美國日本德國香港臺灣大陸CAD應(yīng)用CAE應(yīng)用Flow軟件Cool軟件75%50%普及普及75%50%普及普及70%50%普及普及50%40%70%70%40%30%50%50%20%10%有應(yīng)用有應(yīng)用中國塑料模具行業(yè)和歐美發(fā)達(dá)國家先進(jìn)水平相比，存在的問題主要有一下幾點：⑴發(fā)展極不平衡，產(chǎn)品總體水平和質(zhì)量比較低。盡管某些個別企業(yè)的產(chǎn)品已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平，但從總體來看，模具的使用壽命、制造精度、型腔表面的粗糙度以及生產(chǎn)周期等指標(biāo)與國外先進(jìn)水平相比仍然有較大的差距。并且包括生產(chǎn)方式和企業(yè)管理模式在內(nèi)的總體水平與歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有至少8年以上的差距。在國內(nèi)一些精密、大型、復(fù)雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍然要依靠大量進(jìn)口才能滿足需求。⑵工藝裝備比較落后，協(xié)調(diào)組織能力較差。雖然某些企業(yè)經(jīng)過近幾年來引進(jìn)國外先進(jìn)工藝技術(shù)改造設(shè)備，工藝裝備水平已經(jīng)比較先進(jìn)，有些三資企業(yè)的裝備水平與國外的相當(dāng)，但大部分企業(yè)的工藝裝備仍然相當(dāng)落后。最突出的問題是，企業(yè)組織協(xié)調(diào)能力差，組織管理水平落后，難以整合和調(diào)動社會資源為己所用，從而就無能力承接比較大型的項目，阻礙了自身難以發(fā)展和進(jìn)步。⑶供需矛盾突出，短期內(nèi)難以緩解。近些年，國產(chǎn)塑料模具在國內(nèi)市場的滿足率一直都比較低，特別是大型、高精度、長壽命模具滿足率更低，初步估計不到60%。而于此同時，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)模具設(shè)計和制造水平正在加速向中國轉(zhuǎn)移，國際采購也越來越多，國際市場前景很好。市場需求旺盛，但生產(chǎn)發(fā)展一時還難以跟上，供不應(yīng)求的局面還將持續(xù)一段時間。在塑料模具總量供不應(yīng)求的同時，一些低檔塑料模具卻出現(xiàn)供過于求，市場競爭激烈的現(xiàn)象。此外，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也呈現(xiàn)出供過于求的趨勢。⑷絕大部分企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品能力弱，創(chuàng)新能力明顯不足。這主要是由于：一方面技術(shù)人員所占比例低、水平不夠高；另一方面科研開發(fā)投入的資金少；更重要的是觀念落后，對創(chuàng)新和開發(fā)不夠重視。我國模具行業(yè)要不斷取得進(jìn)步，模具企業(yè)不但要重視模具的開發(fā)，同時更重要的是重視產(chǎn)品的創(chuàng)新。 ⑸體制和人才問題一時很難得到解決。在社會主義市場經(jīng)濟中，像模具這樣依賴于特殊用戶、需單件生產(chǎn)的競爭性行業(yè)，現(xiàn)有的體制和經(jīng)營機制已凸顯出很多的矛盾。人才的數(shù)量和素質(zhì)也難以跟上行業(yè)的發(fā)展。我國從2001年加入WTO后，塑料模具行業(yè)受到了巨大的挑戰(zhàn)，同時也帶來了巨大的機遇。加入國際世貿(mào)組織之后，不僅為高端產(chǎn)品的進(jìn)口帶來了更多的方便，同時還帶來了國外資金和先進(jìn)的模具技術(shù)和管理經(jīng)驗，這對培養(yǎng)中國的專業(yè)模具人才隊伍起到了非常重要的推動作用。由于塑料工業(yè)的快速發(fā)展及上述各方面差距的存在，因此我國今后塑料模具的發(fā)展速度必將大于模具工業(yè)總體的發(fā)展速度。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、輕細(xì)化仍然是一個必然的發(fā)展趨勢。從技術(shù)上說，為了滿足用戶對模具制造的“精度高”、“交貨期短”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求，以下的發(fā)展趨勢也比較明顯：⑴在模具設(shè)計制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)。⑵快速原型制造（RPM）及相關(guān)技術(shù)將得到更好的發(fā)展。⑶高速銑削加工將得到更廣泛的應(yīng)用。⑷模具高速掃描機數(shù)字化系統(tǒng)將在逆向工程中發(fā)揮更大的作用。⑸電火花銑削加工技術(shù)將得到快速發(fā)展。⑹超精細(xì)加工和復(fù)合加工將得到發(fā)展。⑺熱流道技術(shù)將得到普遍推廣，以提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，節(jié)省制件的原材料和節(jié)約能源。⑻高壓注射成型和氣體輔助注射技術(shù)等工藝將發(fā)揮重要作用。⑼模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高。⑽新型材料及先進(jìn)的制造工藝技術(shù)會得到廣范應(yīng)用。⑾模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展。⑿模具自動和加工系統(tǒng)的研制和開發(fā)，隨著各種新技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，自動化趨勢將越來越高。⒀虛擬技術(shù)將得到發(fā)展。2 塑件的工藝分析注射模主要用于熱塑性零件成型。它是將塑料粉粒，通過注射機螺桿旋轉(zhuǎn)流進(jìn)一定溫度的料筒內(nèi)，在90~100℃的溫度下變成液體狀態(tài)。開動注射機活塞，則熔融的塑料即以高壓、高速通過噴嘴注入，充滿模具型腔，待保壓固化后，形成和型腔相仿的制品零件[14]。塑料注射模能一次性地成型形狀復(fù)雜，尺寸精確，或帶有嵌件的塑料制件。作為高質(zhì)量的注射模具，必須在使用期限內(nèi)保證制品質(zhì)量和和擁有較好的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。這就要求模具動作可靠，自動化程度高，熱交換效率好，成型周期短。其次，合理選用模具材料，恰當(dāng)確定模具制造精度，簡化模具加工工藝，降低模具的制造成本也十分重要。此外，在注塑模設(shè)計時，必須充分注意到以下特點[14]： ⑴塑料熔體大多屬于假塑體液體，能“剪切變稀”。 ⑵視注射模為承受很高型腔壓力的耐壓容器。 ⑶在整個成型過程之中，塑件制品、注塑模具和外界環(huán)境三者組成了一個動態(tài)的熱平衡系統(tǒng)。注射模，可分為動模和定模兩大部分。注射充模時動模和定模閉合，構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)。開模時動模與定模分離，取出制件。定模安裝在注射機的固定模板上；動模則安裝在注射機的移動模板上。根據(jù)零件的不同功能，可分為以下七個主要部分：⑴澆注系統(tǒng)；⑵成型零件：主要包括凹模、凸模、型芯、鑲拼件，各種成型桿與成型環(huán)； ⑶合模導(dǎo)向機構(gòu)：主要有導(dǎo)柱、導(dǎo)套等； ⑷推桿復(fù)位機構(gòu)：主要由頂桿、頂出板、復(fù)位桿、回程桿、拉料桿等組成； ⑸側(cè)向分型抽芯機構(gòu)； ⑹排氣系統(tǒng)； ⑺溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。本課程設(shè)計為一塑料蓋。塑件的機構(gòu)比較復(fù)雜為，對塑件質(zhì)量沒有特殊要求。材料要求ABS,生產(chǎn)批量為大批量，塑件公差按模具設(shè)計要求進(jìn)行轉(zhuǎn)換。未注公差取MT5級精度。 塑料蓋塑件的外形尺寸不大，塑料的熔體流程也相對較短，塑件材料ABS有較好的硬度和尺寸穩(wěn)定性，且易于成型加工，故適合于注射成型。任務(wù)書中并未給定具體的尺寸公差，因此，所有尺寸均取公差等級為MT5。 ABS塑料的性能分析 ABS組成及特點ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體共聚而形成的。這三種組分的各自特性使ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。每種化學(xué)單體特性如下：丙烯腈熱穩(wěn)定性、強度、化學(xué)穩(wěn)定性及表面硬度都較高；丁二烯的抗沖擊特性、和堅韌性能比較好；苯乙烯易加工、光潔度及強度均很高。ABS的物理特性是無味、無毒，顏色微黃色，是非結(jié)晶性材料，其成型的塑件有較好的光澤。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)[15]。其的優(yōu)點是有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不會迅速下降；有良好的機械強度、硬度和一定的耐磨性 、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性及電氣性能；水、無機鹽、酸、堿類對ABS幾乎沒影響，溶于大部分醇類及烴類溶劑；有一定的尺寸穩(wěn)定性，易于成形加工，且經(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70℃左右，熱變形溫度為93℃左右；耐氣候性差，在紫外線作用下容易變脆。 ABS的主要成型特點及性能指標(biāo)[14]⑴可用注射、壓延、擠出、焊接電鍍、真空成型等方法加工成型。⑵收縮率小,可制得精密塑料。 ⑶吸濕性較大,成型前應(yīng)干燥處理。 ⑷流動性中等,溶體粘度取決于剪切速率,因此設(shè)計注射模具時一般采用側(cè)澆口形式。⑸熔融溫度低,變動范圍小,故宜采用高料溫、高模溫以及高注射壓力,來注射成型。⑹澆注系統(tǒng)的流動阻力小,澆口形式和位置應(yīng)合理分布,以減小熔接痕數(shù)量和防止產(chǎn)生熔接痕。另外，脫模斜度不宜太小。 ABS的性能指標(biāo)屈服強度/MPa50密度/（） ~拉伸強度/MPa38摩擦系斷裂伸長率（%） 35體積電阻率/（Ω? m）拉伸彈性模量/GPa 熔點/℃130 ~160彎曲強度/GPa 80熱變形溫度/℃90~108彎曲彈性模量/GPa計算收縮率（%） ~熱導(dǎo)率/（W? m1） 比熱容/（J? kg1? K1）1470 ABS注射成型過程及工藝參數(shù) 注射成型過程 ⑴成型前的準(zhǔn)備：對ABS的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗，ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進(jìn)行干燥處理。干燥條件為8090℃下最少干燥2小時。%。 ⑵注射過程：塑料粉粒在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱熔化，變成狀態(tài)后，經(jīng)模具的澆注系統(tǒng)注入型腔成型，整個過程可分為沖模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。 注射工藝參數(shù)可參考《實用模具設(shè)計手冊》P244表1210常用熱塑性塑料注射成型的主要工藝參數(shù)，得到ABS塑料的成型工藝參數(shù)如下：注射機類型：螺桿式；螺桿轉(zhuǎn)速：；預(yù)熱溫度：；預(yù)熱時間：；料筒溫度：前段 ，中段 ℃，后段 ；噴嘴形式：直通式；噴嘴溫度：；模具溫度：； 注射壓力：；保壓力：；注射時間：；保壓時間：；冷卻時間：；成型周期：。3 模具結(jié)構(gòu)分析 分型面位置選擇塑件分型面的選擇應(yīng)保證塑件的質(zhì)量要求，通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析可知：塑件大部分外表面光滑，僅在側(cè)向抽芯出留有分型面痕跡。因此，分型面應(yīng)該選在塑件制品截面積最大且最利于開模取出塑件的位置。 型腔數(shù)量和排列方式確定 ⑴型腔數(shù)量的確定： 由于塑件的精度不高，塑件尺寸不大，且為大批量生產(chǎn)，故可采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時 ，考慮到塑件和模具結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系，以及制造成本費用等因素，初步將型腔定為一模二腔的結(jié)構(gòu)形式。⑵型腔排列形式的確定 ： 由于該模具選擇的事一模二腔，塑件的三維結(jié)構(gòu)見圖31所示，故流道采用一字形對稱排列，使型腔平衡進(jìn)料。這樣模具尺寸小，制造加工方便，生產(chǎn)效率高塑件成本較低。⑶模具結(jié)構(gòu)形式的初步確定： 由以上分析可知，本模具設(shè)計為一模兩腔，對稱一字型直線排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機構(gòu)初選推出板或推出桿推出方式。澆注系統(tǒng)設(shè)計時流道采用對稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口，且開設(shè)在分型面上。因此，定模部分不需要單獨開設(shè)分型面來取出凝料，動模部分需要添加型芯固定板、支撐板側(cè)型芯滑塊和推件板。以上綜合分析可確定采用帶推件板的單分型面注射模。 注射量計算 通過Pro/E建模分析的塑件三維圖及其質(zhì)量特性： 塑料蓋三維圖 塑料蓋質(zhì)量特性：塑件體積塑件的體積；取塑件的密度；塑件的質(zhì)量。 注射機型號選擇由于采用一模兩腔式的注射成型方式，參考《實用模具技術(shù)手冊》P275,表144初步選用XSZ60型臥式注射機，其相關(guān)參數(shù)為：注射方式： 柱塞式柱塞直徑：38mm最大注射量：60g注射壓力：鎖模力：500KN最大注射面積：130cm3模具最大厚度：200mm模具最小厚度：70mm最大開模行程：180mm噴嘴球半徑：R1=12mm噴嘴孔半徑：d1=4mm定位圈直徑：55mm噴嘴移動距離：120mm模板尺寸：模架是模具的骨架，是連接模具個部分結(jié)構(gòu)的基本框架，對于塑料注射模這樣的通用模具，其模架一般有標(biāo)準(zhǔn)模具可選，可以在市場上直接購買。因此，按照塑件尺寸要求選擇標(biāo)準(zhǔn)模架。 決定模板尺寸的因素如下[8]： ⑴根據(jù)模腔的大小和布置方案，畫出型腔的視圖； ⑵根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，將冷卻管道加畫在型腔周圍； ⑶根據(jù)所選模架的類型，將導(dǎo)柱導(dǎo)套布置在合適的位置上； ⑷考慮側(cè)型芯機構(gòu)的大小來決定模架是否需要加大，即可確