【正文】 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 （ 6）模具零件的形狀及其制造工藝 ； 對(duì)于 流動(dòng)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(guò)大。同時(shí)還應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壁厚均勻，成型方便。在滿足使用要求的前提下，塑件形狀應(yīng)盡可能地做到簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，符合成型工藝要求。振興和發(fā)展我國(guó)塑料模具工業(yè)，特別是注射模具將越來(lái)越受到人們的重視。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，主要有以下幾個(gè)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(kāi)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(qiáng)化熱處理新技術(shù)應(yīng)用，如我國(guó)研制的 PMS 鏡面塑料模具，就是壓蓋塑料注塑模具設(shè)計(jì) 4 在低級(jí)材料中加入 Ni、 Cr、 Al、 Cu、 Ti 等合金元素后，經(jīng)過(guò)毛坯淬火與回火處理，使其硬度 ≤ 30HRC，然后加工成型，再進(jìn)行時(shí)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。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(diǎn)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(lái)的產(chǎn)品。因此，一些重要的模具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點(diǎn)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(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)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。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點(diǎn)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(guó)內(nèi)尚不能自給，需大量進(jìn)口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具。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(guó)外先進(jìn)水平相差甚遠(yuǎn)；我國(guó)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(guó)外低很多，且設(shè)備不配套 、利用率低的現(xiàn)象十分嚴(yán)重；開(kāi)發(fā)能力低，在市場(chǎng)上處于被動(dòng)地位，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益方面，國(guó)內(nèi)有些企業(yè)是微利甚至虧損；國(guó)內(nèi)外模具企業(yè)管理上的差距十分明顯；我國(guó)塑料模具市場(chǎng)總體上供不應(yīng)求，特別是大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命塑料模產(chǎn)需矛盾十分明顯。 然而，由于我國(guó)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(dá)，但內(nèi)地模具工業(yè)基本上還是空白。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(shí)還采用了先進(jìn)的模具加工技術(shù)和設(shè)備。應(yīng)用電子信息工程技術(shù)進(jìn)一步提高了塑料模的設(shè)計(jì)制造水平。隨著改革開(kāi)放政策的不斷深入 ，國(guó)外先進(jìn)制造技術(shù)的不斷引進(jìn)，模具CAD/CAM/CAE 技術(shù)在塑料模的設(shè)計(jì)制造上應(yīng)用已越來(lái)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(jī)。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(guó)民經(jīng)濟(jì)的各領(lǐng)域發(fā)揮作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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)。例如，日本的酚醛（熱固性塑料）制品生產(chǎn)過(guò)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。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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%。 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(jī)的料斗送入高溫的機(jī)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(dòng)下，以很大的流速通過(guò)機(jī)筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過(guò)一段保壓冷卻定型時(shí)間后，開(kāi)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。模具生產(chǎn)技術(shù)的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造技術(shù)的重要標(biāo)志。 壓蓋塑料注塑模具設(shè)計(jì) 2 1 緒論 塑料注射模具簡(jiǎn)介 模具是塑料成型加工的一種重要的工藝裝備，同時(shí)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(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。一副好的注塑?？沙尚蜕习偃f(wàn)次，這與模具的設(shè)計(jì)、模具材 料及模具的制造有著很大的關(guān)系。 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。 模具技術(shù)集合了機(jī)械、電子、化學(xué)、光學(xué)、材料、計(jì)算機(jī)、精密監(jiān)測(cè)和信息網(wǎng)絡(luò)等諸多學(xué)科，是一個(gè)綜合性多學(xué)科的系統(tǒng)工程。塑料強(qiáng)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(duì)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。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(diǎn)所決定的。在完成大學(xué) 四 年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí) 的基礎(chǔ)上 ，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理 等 方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)全面、系統(tǒng)的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)是最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。 塑料是近代興起的一門(mén)新興產(chǎn)業(yè)，在人民生活、工業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防等多方面都得到了越來(lái)越大的應(yīng)用。塑料密度小、 質(zhì)量輕，所以有“ 以 塑代鋼”的優(yōu)點(diǎn)。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(guó)民經(jīng)濟(jì)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)的發(fā)展趨勢(shì)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(jì)的方向 發(fā)展，尤其是結(jié)合了計(jì)算機(jī)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(wú)圖化、精細(xì)化、自動(dòng)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(yíng)國(guó)際化的方向發(fā)展。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(jìn)的模具是必不可少的三項(xiàng)重要因素，尤其是塑料模具對(duì)實(shí)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。由于工業(yè)塑件和日用塑料制品的品種的需求量很大，對(duì)塑料模具也提出了越來(lái)越高的要求，因此促進(jìn)塑料模具生產(chǎn)不斷向前發(fā)展。因此，模具工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，被稱為“工業(yè)之母”。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(jī)械的革新、成型工藝的成熟而進(jìn)步，而且隨著計(jì)算機(jī)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。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(diǎn)，有很大的市場(chǎng)需求和良好的發(fā)展前景。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(kuò)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。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。 隨著塑料材料技術(shù)和注塑成型加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，塑料注塑加工行業(yè)得以持續(xù)發(fā)展。 國(guó)內(nèi)外塑料模具現(xiàn)狀 我國(guó)塑料模具的質(zhì)量、技術(shù)和制造能力近年來(lái)發(fā)展很快，有些已達(dá)到或接近國(guó)際水平。目前，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)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(jì)、數(shù)控機(jī)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(jì)（論文） 3 計(jì)生產(chǎn)的主要手段。這不僅縮短了生產(chǎn)前的準(zhǔn)備時(shí)間，而且還為擴(kuò)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(jì)和制造周期。這些先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展對(duì)我國(guó)塑料模具設(shè)計(jì)制 造水平的提高起到了重大的作用。而且從總體上來(lái)看，與國(guó)際先進(jìn)水平相比差距還很大。 模具的發(fā)展趨勢(shì) 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)模具的需求量越來(lái)越大，技術(shù)要求也越來(lái)越高。模具標(biāo)準(zhǔn) 件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對(duì)整個(gè)模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。由于我國(guó)的模具產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上占有較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點(diǎn)來(lái)發(fā)展。 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(shí)，高精度、高效率、自動(dòng)化、精密、高壽命仍然是模具發(fā)展必然的趨勢(shì)。 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。 2 塑料制件及材料的分析 的 設(shè)計(jì) 塑 件 形狀及結(jié)構(gòu) 的 設(shè)計(jì)原則 ??1 塑料制件主要是根據(jù)使用 要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于塑料有其特殊的物理機(jī)械性能，因此在設(shè)計(jì)塑件時(shí)要充分發(fā)揮其性能優(yōu)點(diǎn)。 塑料制件主要是根據(jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，塑件設(shè)計(jì)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(jià)格低廉和成型性能好的塑件。在設(shè)計(jì)塑件時(shí)，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(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。 制品的配合表面按需要選取，非配合表面精度可低一些。當(dāng)塑件有特殊 要求時(shí)，斜度可設(shè)計(jì)為外表面 5′，內(nèi)表面 10~20′，塑件上有凸起或加強(qiáng)筋時(shí)，單邊應(yīng)有 4~5176。的脫模斜度。 綜合分析可以看出，注射時(shí)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 件材料的選 用原則 壓蓋塑料注塑模具設(shè)計(jì) 6 塑料制件的選材應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面 ??2 ： （ 1）塑料的力學(xué)性能，如強(qiáng)度，剛性，韌性，彈性，彎曲性能，沖擊性能以及對(duì)應(yīng)力的敏感性 ； （ 2）塑件的物理性能，如對(duì)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(duì)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(xiàng)收縮率的差異 ； 本設(shè)計(jì)中 壓蓋 選用 ABS 樹(shù)脂作為材料 ,即 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物。 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(dòng)性。同時(shí)具有吸濕性強(qiáng)，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 。有極好的沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。 ABS 表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會(huì)引起應(yīng)力開(kāi)裂。 表 2－ 1 ABS 的綜合性能 ABS synthesis nature 表 2－ 2 ABS 的技術(shù)指標(biāo) 屬性 數(shù)值 屬性 數(shù)值 比重 g/cm3 ~ 抗拉屈服強(qiáng)度 MPa 50 比容 k/cm3 ~ 拉伸彈性模量 MPa 1800 吸水性 % ~ 沖擊韌性 MPa 無(wú)缺口： 收縮率 % ~ 缺口： 熔點(diǎn) ℃ 130~160 脫模斜度（型芯） 型腔： 40′ ~1176。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 ABS qualification ABS的成型特性 ??4 （1）無(wú)定形塑料，其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也有差異，應(yīng)按品種確定成形方法及成形條件。 （ 3） 流動(dòng)性中等，溢邊料 左右（流動(dòng)性比聚苯乙烯、 AS 差，但比聚碳酸脂 、 聚氯乙烯好）。料溫對(duì)物性影響較大，料溫過(guò)高易分解（分解溫度為 250℃左右，比聚苯乙烯易分解），對(duì)要求精度較高塑件，模溫宜取 50℃ ~60℃，要求光澤及耐熱型料宜取 60℃ ~80℃。 （ 5） 模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)，分流道及澆口截面要大，選擇好進(jìn)料口位置、形式，推出力過(guò)大機(jī)械加工時(shí)塑料件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡（但熱水中預(yù)熱可消失 ），在成型時(shí)的脫模斜度﹥ 2 度 ，收縮率取﹥ %。塑料成型模具可分壓制成型 、 壓鑄成型 、 注射成型 、 擠出成型 、中空制品吹塑成型 、 真空或壓縮空氣成型等幾種模具。 （ 1）了解塑料熔體的流動(dòng)行為，考慮塑料在流道和型腔各處的流動(dòng)阻力，流動(dòng)速度，校 驗(yàn)最大流動(dòng)長(zhǎng)度。 以上這些問(wèn)題并非孤立存在，而是相互影響的，應(yīng)綜合考慮。凡是注射模具，均可分為動(dòng)模和定模兩部分。定模安裝在注射機(jī)的固定板上，而動(dòng)模則安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上。模具的型腔由動(dòng)模和定模有關(guān)部分聯(lián)合構(gòu)成。 （ 2）澆注系統(tǒng) ： 將塑料由注射機(jī)噴嘴引向型腔的流道稱澆注系統(tǒng)，由主流道、分流道、澆口、冷卻井等結(jié)構(gòu)組成。通常有導(dǎo)向柱、導(dǎo)向孔或在動(dòng)模定模上分別設(shè)置互相吻合的內(nèi)外錐面，有的注射模具的頂出裝置為避免在頂出過(guò)程中頂出板歪斜，還設(shè)有其它導(dǎo)向零件，使頂出板保持水 平運(yùn)動(dòng)。 （ 5）頂出裝置 ： 也叫脫模機(jī)構(gòu)，是在開(kāi)模過(guò)程中，將塑件從模具中頂出的裝置。 （ 6）冷卻加熱系統(tǒng) ： 也叫溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)一般在模具內(nèi)開(kāi)設(shè)冷卻水道，加熱則在模具內(nèi)部或周圍安裝加熱元件，如電加熱元青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 件。但小型塑件排氣量不大， 可直接利用分型面排氣，許多模具的頂桿或型芯與模具的配合間隙均可起排氣作用，故不必開(kāi)設(shè)排氣槽。 單分型面注射模具 單分型面注射模具也叫雙板式注射模具，它是注射模具中最簡(jiǎn)單的一種，構(gòu)成型腔的一部分在動(dòng)模上，另一部分在定模上。動(dòng)模上設(shè)有頂出裝置，用于頂出制件和流道澆料。 （ 2） 橫向分型抽芯注射模具 ： 當(dāng)塑件有