防尘罩注射成型毕业设计论文.docx

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防尘罩注射成型毕业设计论文

摘要

模具制造技术迅速发展，已成为现代制造技术的重要组成部分。

注射机在今天是普遍的，但在注射机上安装的模具有各种各样的，这些模具由于塑料制品的不同而各异，到底安装哪一种受到特定的尺寸限制，因而注射模具的设计随着塑料制品的不同而改变。

本设计首先分析了防尘罩塑件的工艺特点，介绍了防尘罩塑件注射成型模具设计要点及模具的工作过程。

该模具采用一模六腔、成型过程的合模、加料、塑化、注塑、启模和顶出制品等全部成型操作均由注塑机自动完成，从而使注塑工艺容易全自动化和实现程序控制。

并针对塑件的工艺特点及模具型腔的数目，选择了注射机，确定模具分型面、完成了冷却系统、浇注系统、分型机构等的设计过程。

并用UG/AutoCAD绘制了一套模具装配图和零件图。

如模具的CAD/CAM技术，模具的超精密加工技术。

该模具具有结构紧凑，工作可靠，操作方便，生产效率高等特点。

关键词：

塑料；注射模具；设计

Abstract

Therapiddevelopmentofmoldmanufacturingtechnologyhasbecomeanimportantcomponentofmodernmanufacturingtechnologypart.Injectionmachineiscommontoday,butinstalledontheinjectionmoldawidevarietyofthesedifferentmoldsandplasticproductsasvaried,intheendtoinstallthesizeofwhicharesubjecttospecificrestrictions,andthuswiththeinjectionmolddesignthechangeofdifferentplasticproducts.Thefirstanalyzesthedesignofplasticpartsoftheprocesscharacteristicsdustcover,dustcoverdescribesthedesignofplasticpartsinjectionmoldanddieworkprocesselements.Thesix-cavitymoldwithamold,moldingprocessmold,feeding,plastic,injectionmolding,moldandtopoutatKaiproducts,andallotheroperationsbytheinjectionmoldingmachineautomatically,sothattheinjectionmoldingprocessfullyautomatedandeasytoimplementprocesscontrol.Andplasticpartsfortheprocesscharacteristicsandthenumberofmoldcavitytoselecttheinjectionmachine,determinethemoldpartingsurface,completecoolingsystem,injectionsystem,sub-typeinstitutionssuchasthedesignprocess.AnduseUG/AutoCADdrawingamoldassemblyandpartdrawings.IfmoldCAD/CAMtechnology,ultra-precisionprocessingtechnologyofmold.Themoldhasacompact,reliable,easyoperation,highproductionefficiency.

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Keyword:

Plastic;Injectsthemold;Design

绪论

注塑成型概述

注塑成型是热塑性塑料制件最重要的成型方法之一。

用此方法加工成型的塑料制件，其品种与样式之多是其他任何成型方法无法比拟的。

注塑成型能一次性的成型出外形复杂，尺寸精确，效率高，甚至带有金属嵌件或螺纹的塑料制件。

塑料注塑成型的过程是借助于螺杆.（或柱塞）的能力，将已塑化好的塑料熔体注入闭和的模具型腔内，经冷却固化定型后开模获得制件。

因此，构成注塑成型的必要条件有三：

一是塑料必须以熔融状态进入模腔；二是塑料熔体必须有足够的压力和流速，以确保及时迅速的充满整个行腔的各个角落；三是需要有符合制件形状和尺寸并满足成型工艺要求的模具。

这就为住宿成型提出了必须具有塑化，注射和成型这三个基本职能要求。

设计注塑模时应考虑以下几方面问题：

（1）分析塑件结构及其技术要求　塑件的结构决定了模具结构的复杂程度，塑件的技术要求.（如尺寸精度、表面粗糙度等）决定了模具制造及成型工艺的难易，因此对于不符合塑料注塑成型特殊要求、不合理的结构形状等，均应该提出改进塑件涉及的建议，否则会增加模具设计与制造以及注塑成型工艺的难度。

（2）了解注射机的技术规格　注塑机的技术规格制约了模具的尺寸和所能成型塑件的范围。

（3）了解塑料的加工性能和工艺性能　主要了解如下几点：

①塑料熔体的流动行为，所能达到的最大流动距离比。

②分析流道和型腔各处的流动阻力，模腔内原有空气的导出。

③塑料在模具内可能的结晶、取向及其导致的内应力。

④模具总体结构和零件形状应力求简单合理，容易加工制造。

⑤合理选择模具材料。

⑥模具的热量损耗，冷却水用量以及塑件生产效率等。

注塑模的原理及特点

注塑成型是热塑性塑料制件最重要的加工方法。

用此方法加工成型的塑料制件，其品种与样式之多是其他成型方法无可比拟的。

起过程是借助与螺杆的推力，将已塑化的塑料熔体注入闭合的模具型腔内，经冷却固化定型后开模得到塑件。

因此，构成注塑成型的三个必要条件：

一是塑件必须以熔融状态进入模腔；二是塑料溶体必须要有足够的压力和流速，以确保及时的充满整个模腔的各个角落；三是需有符合制件形状和尺寸并满足成型工艺的要求的模具。

注塑成型技术与其他成型技术相比较有其独特的优势，表现在以下几个方面：

其一是成型物料的熔融塑化和流动造型是分别是在塑料筒和模腔两处进行，模具可以始终处于是溶体很快冷凝或交联固化的状态，从而有利于缩短成型周期；其二是先锁紧模具然后才将塑料溶体注入，加之具有良好的流动性的溶体对模腔的磨损很小，因而可以用一套模具大批量成型复杂零件，表面图形与标记清晰和尺寸精度较高的制品；其三是成型过程的合模、加料、塑化、注塑、启模和顶出制品等全部成型操作均由注塑机自动完成，从而使注塑工艺容易全自动化和实现程序控制。

但我们也要看到注塑成型的不足之处，由于冷却条件的限制，很难用这种技术制的无缺陷、壁厚的变化又较大的热塑性塑料制品，另外由于注塑机和注塑模具的造价很高，成型设备的启始投资较大，所以注塑技术不适合于小批量制品的生产。

注塑成型又称注射模塑或注射成型，是热塑性塑料制品成型的一种重要方法。

除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型塑件。

注塑成型可以成型各种形状、满足众多要求的塑料制件。

注塑成型已经成功地运用于某些热固性塑料制件、甚至橡胶制品的工业生产中。

注塑成型的过程是，将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送入加热的料筒，经加热塑化成熔融状态，由螺杆（或柱塞）施加压力而通过料筒底部的喷嘴注入低温的、闭合的模具型腔中，经冷却硬化而保持模腔所赋予的形样，开模取

得所注塑成型塑件，在操作上完成了一个周期。

一般情况下，注塑成型的过程包括以下几个方面：

①塑化：

是塑料颗粒在注塑机料筒中经过加热成粘流态并且有良好的可塑性能的过程（螺杆头部和喷嘴之间）。

②充模阶段：

料筒端部的塑料熔体，在螺杆的作用下，通过喷嘴、模具的主流道、分流道和浇口开始进入模具型腔，在这个阶段由于塑件的收缩，在螺杆的作用下继续进行补缩，以便形成致密的塑件。

③倒流冷却阶段：

螺杆后退，导致模腔内部压力较高，使余料后退，降低型腔压力。

冷却系统作用，使塑件成型。

④脱模阶段：

塑件冷却成型，推出机构作用是其推出塑件。

注塑成型是塑料模塑成型的一种重要方法，生产中已有广泛的应用。

它具有以下几方面的特点：

①成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸准确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件。

②对成型各种塑料的适应性强。

目前，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型，某些热固性塑料也可以采用注塑成型。

③生产效率高，易于实现自动化生产。

④注塑成型所需设备昂贵，模具结构比较复杂，制造成本高，所以注塑成型特别适合大批量生产。

第一章注射模具发展

近年来，随着我国经济的腾飞，塑料成型加工机械和成型模具发展十分迅速，高效，自动化，大型，微型，精密，高寿命的模具在整个模具行业中所占的比例越来越大。

我国大型、复杂、精密、高效和长寿命模具又上了一个新台阶，不少种类模具已能替代进口模具，模具CAD/CAM技术得到了较快推广应用并取得了良好效果，快速成形制造技术和设备有了长足发展并已开始进入实用推广阶段，高速铣等新一代制造技术已被人们重视并开始应用。

从模具使用角度来说，要求高效，自动化，操作简便；从模具制造角度，要求结构合理，制造容易，低成本。

现代塑料制品生产中，合理的加工工艺，高效的设备，先进的模具是必不可少的三项重要因素。

模具与其他机械产品比较，一个重要特点就是技术含量高、净产值比重大。

随着化工、轻工产业的快速发展，我国的模具工业近年来一直以每年13％～15％左右的增长速度高速发展，而各行业对模具的要求也越来越高。

面对市场的变化，有着高技术含量的模具正在市场上崭露头角。

随着工业发展，工业产品的品种、数量越来越多；对产品质量和外观的要求，更是日趋精美，华气。

因此，结合中国具体情况，学习国外模具工业建设和模具生产的经验，宣传、推行科学合理化的模具生产，才能推进模具技术的进步。

一直以来我国模具工业在材料选用上由于受售价限制，国产模具的材料多采用2Cr13和3Cr13作精密热处理。

国外则采用专用模具材料DINI、2316，在耐磨、耐腐蚀性能及抛光亮度等综合性能上均明显优于国产材料。

这从根本上影响了国产模具的外观质量和使用寿命。

在生产工艺上，不少厂家由于设备不配套很多工作依赖手工完成，严重影响了精度和质量。

国内企业的模具设计体系处在引进、消化和吸收的初级阶段，尚未形成成熟的理论指导和设计体系。

缺乏模具调试条件。

国内模具企业因受交货期短，试模场地及设备的局限，通常把质量检验工作放在用户处试模，且难以调试出最佳状态，给用户造成大量的损失和浪费。

而国外一些发展较好的企业都拥有自己的试模场所和设备，可以模拟用户的工作条件试模，所以能在最短的时限达到很好的效果。

从总体情况看，模具工业投入仍旧不足，模具总量供不应求，特别是大型、精密、复杂、长寿命模具能力明显不足的情况在短期内仍难有较大改观。

纵观模具行业近年来的发展，塑料模具结构的演变，及制造工艺的改进，归纳起来有以下几点：

模具标准化是现代模具设计与制造的基础。

推行模具标准化是实现模具合理化生产必备条件。

国外对模具标准化工作十分重视，是由于采用标准件不仅能有效提高模具质量、降低成本，而且能大大缩短模具生产周期。

美国、德国进行模具标准化工作已有100年的历史。

而我们一直以来由于模具标准化程度不高，造成生产供应的标准件品种、规格不齐，质量不高，不能满足互换性要求。

现在，我国在标准化方面已经有了很大的改进，随着工业产品多品种、小批量、个性化、短周期的发展趋势变得日益明显，模具标准化工作意义更为重大。

据介绍，目前我国模具标准件使用比率有所增加，初步估计在40％～45％之间，与国际上70％～80％的比率还有很大差距，我国不同地区、不同企业之间模具标准件使用覆盖率差异也较明显，三资企业要比其他企业高，南方企业要比北方高，尤其是三资企业集中的广东省，其模具企业的模具标准件使用覆盖率要远高于其他地区。

今后我国势必采取相应措施，针对模具生产特点，组织行业力量，进行快捷、适时地对模具生产企业进行标准化生产，以便全面推行模具标准化工作。

我国“十五”模具行业发展规划提出，模具标准件要扩大品种、提高精度，其中主要品种要实现经济规模生产。

2005年模具标准件使用覆盖率达到60％，2010年达到70％以上。

因此，加快模具标准件发展，加强模具产品的技术含量，大力发展热流道模具及CAD／CAE／CAM技术，对于提升我国塑料模具行业的水平、拓展国内外市场具有重要的意义。

由于模具和制造之间的关系密切，可以说，制造是设计的延续。

而采用人工设计方法比较迟缓，不可能实现模具设计与制造一体化，也不可达到优化设计的要求。

实践证明，模具CAD/CAM技术是当代最合理的模具生产方式。

模具CAD/CAE/CAM方面成果进一步扩大，模具生产骨干企业大部分都已应用，取得了良好成效。

模具生产也将可以实现高度标准化、通用化和系统化，有利于采用先进设计与制造技术，使模具越做越精，同时，有利于缩短生产周期，降低生产费用。

模具制造是模具设计的延续，是验证设计正确性的过程。

模具制造的规范化有利于使模具生产过程趋于科学化、合理化。

在模具企业中，对模具生产过程进行计算机控制与管理，是实现合理化生产的保证和条件。

从模具设计、生产准备、加工与装配、试模的全过程始终处于控制与管理之中，因此，推进模具生产过程控制与管理有利于提高模具制造精度与质量，减小生产周期与生产费用。

今天的模具，精度将越来越高目前，精密模具已普遍达到了2-3μm的精度。

10年前。

精密模具的精度一般为5um，现在已达2～3um,虽然生产纳米级模具短期内国内还难以实现，但达到1μm精度的模具是必然趋势。

加工精度公差在1μm以下的超精加工也必然得到发展。

对于塑料制品企业来说，为了使产品质量更好，产率更高，热流道模具是个很好的选择。

这种正在兴　起的模具品种技术含量高，它不需要更新设备，只需要更新模具或对原有的模具进行改造，就能大大缩短产品的成型时间和表面质量，由于没有料把，它还能节省原料，尤其是对于小而精密的产品，原料节约十分显著。

在国外，热流道模具及技术使用率达到50％以上，有的国家可达80％以上，而目前热流道技术在我国还处于推广阶段，应用率不足20％。

随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。

由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，井能大幅度节约制件的原材料，因此，热流道技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。

许多塑料模具厂所生产的塑料模具已有一半以上采用了热流道技术，有的厂使用率甚至已80％以上，效果十分明显。

国内热流道模具已有生产，有些企业使用率达20％～30％，但总的来看，比例低，亟待发展。

随着塑料成形工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展。

塑料件的精度分为尺寸精度、几何形状精度和外观精度（即光泽、色调等），为了确保这些精度，将继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具，在注射成型中，影响成型件精度的最大因素是成型收缩，高压注射成型可减小树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。

模具要求刚性好，耐高压，特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模温能准确控制。

气体辅助注射成型技术已比较成熟，它能改善塑件的内在和外观质量，具有注射压力低、制品变形小、易于成型壁厚差异较大的制品等优点，而且可以节约原料及提高制件生产率，从而大幅度降低成本。

与之相适应，气辅模具在我国也已出现，并取得了良好效果。

（1）模具日趋大型化.

（2）模具精度将越来越高.

（3）多功能复合模具将进一步发展.

（4）热流道、气体辅助注塑成型模具，在塑料模具中的比例逐步增长.

（5）模具标准件应用更加广泛。

（6）快速、经济模具发展前景广阔

在工业经济发展较快时期，产品畅销，要求模具能跟上需求。

在工业经济发展滞缓时期，产品不畅销，企业必然千方百计开发新产品，这同样给模具带来强劲的需求。

因此，现代模具工业有不衰败工业之美称。

第二章ABS材料简介

2.1物料性能

ABS是丙烯腈,丁二烯,苯乙烯三元共聚而来,密度1.02~1.07g/cm3,成型缩收率0.4%-0.5%,它是一种强度高、韧性好、耐寒性好,化学稳定性好,易加工,易染色,综合性能优良的树脂，用途广泛,适用于做机械零件,减摩耐磨零件,传动零件和电讯零件，常用作工程塑料。

ABS塑料由于具有较大的机械强度和良好的综合性能，在电子工业、机械工业、交通运输、建筑材料、玩具制造等工业中占有重要地位，特别是稍微大点的箱体结构以及受力元件，需要电镀的装饰件更是离不开这种塑料。

2.2注射设备成型工艺

2.2.1ABS注射前的干燥

可采用螺杆和柱塞两种注射机型,但当制品质量在60g以上后,所采用螺杆注射机,相比柱塞型可以降低注射温度10-20℃,而且塑化性能好,可以制得尺寸稳定,表面光泽,性能良好的制品.通常注射时注射量取注射机最大注射量的75﹪,但是为了提高质量,制得尺寸稳定,表面光泽,消除内应力,生产中把注射量调到最大注射量的50%左右.

ABS对吸湿性和对水分的敏感性较大,加工前要进行充分的干燥和预热,不但能消除水汽造成的表面烟花状气泡带,银丝,而且还有助于塑料的塑化,减少塑件表面色斑和云纹.ABS原料要控制水分在0.3%以下,冬季,干燥温度为75~80℃,料层厚度20~30mm,干燥时间2~3h,夏季干燥温度为80~90℃,干燥时间4~8h,表面要求光泽的塑料须长时间预热干燥8~16h。

2.2.2注射温度　

ABS塑料的温度与熔融粘度的关系有别于其他无定型塑料。

在融化过程温度升高时，其熔融实际上降低很小，但一旦达到塑化温度.（适宜加工的温度范围）如果继续盲目升温必将导致耐热性不太高的ABS的热降解反应而使熔融粘度增大，注塑更困难，塑件的机械性能也下降了。

所以ABS的注塑温度虽然比聚苯乙烯等塑料的更要高，但不能像后者那样有较宽松的升温范围。

某些温控不良的注塑机，当生产ABS制件到一定数量时往往或多或少地在制件上发现嵌有黄色或褐色的焦化粒，而且很难利用加新料对空注射等方法将其清除排出。

究其原因，是ABS塑料含有丁二烯成分，当某塑料颗粒在较高的温度下牢牢地粘附在螺槽中一些不易冲刷的表面上，受到长时间的高温作用时，将造成降解和碳化。

既然偏高温操作对ABS可能带来问题，故有必要对料通各段料筒进行限制。

当然，不同类型和构成的ABS的适用各段温度也不同。

如柱塞式，料筒维持在180～230℃；螺杆机，料筒维持在160～220℃。

特别值得提出的是，由于ABS的加工温度较高，对各种工艺因素的变化是敏感的。

所以料筒前端和喷嘴部分的温度控制十分重要。

实践证明，这两部分的任何微笑变化都将在制件上反映出来。

温度变化越大将会带来熔接缝、光泽不佳、飞边、粘模、变色等缺陷。

2.2.3注射压力　

ABS熔融件的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，所以注射时采用较高的注射压力。

当然并非所有的ABS制件都要施加高压，对小型、构造简单、厚度大的制件可以用较低的注射压力。

注射过程中，浇口封闭瞬间型腔内的压力大小往往决定了制件的表面质量及银丝状缺陷的程度。

压力锅小，塑料收缩率大，与型腔表面脱离接触的机会较大，制件表面雾化。

压力过大，塑料与型腔表面摩擦作用强烈，容易造成粘模。

2.2.4注射速度

ABS料采用中等注射速度效果较好。

当注射速度过快时，塑料易燃焦或分解析出气化物，从而在制件上出现熔接缝、光泽差及浇口附近塑料发红等缺陷。

但在生产薄壁及复杂制件时，还是要保证有足够高的注射速度，否则难以充满。

2.2.5模具温度

ABS的成型温度相对较高，模具温度也较高。

一般调节模温为75～85℃，当生产具有较大投影面积制件时，定模温度要求70～80℃，动定模温度要求50～60℃。

在注射较大的、构型复杂的、薄壁的制件时，应考虑专门对模具加热。

为了缩短生产周期，维持模具温度的稳定，在制件取出后可采用冷水浴、热水浴或其他机械定型法来补偿原来在型腔内冷固定型的时间。

表3.1注射工艺参数参考

温度（℃）

压强（MPa）

保压（MPa）

模温（℃）

柱塞式

180~230

130~150

60~70

50~60

螺杆式

160~220

70~100

60~70

50~60

要求对于不同品种的成型温度均高于160℃,温度过高内双键有破坏的倾向,250℃开始变色.270℃开始分解。

2.3ABS模具设计的部分参考数据

表3.2

设计项目

数据及注意事项

主流道

圆锥形,小端直径3~6mm,大端直径6~10mm,等于或大于分流道直径,长度30~50mm

冷料井

直径与主流道大端直径相同或大2~3mm,深度5~8mm

分流道

制品在150g以下时,直径取5mm,150~300g时直径取6mm,330~850g时,直径取7~10mm,

截面尽可能的做成圆形,以减少热损失

分流道转角处可以做成直角

浇口

直径为0.8~1.7mm,平均部分约为1mm,浇口厚度为制品厚度的30%以上（因浇口处熔体膨胀很小）

制品厚度

多为1~3mm,大制品3-6mm

制品长度和厚度之比

<190:

1

排气孔

设在浇口的对面或分流的末端,深度为0.05~0.20mm

拔出锥度

（1:

1000~1:

200）

成型收缩率

<0.6%

隅角的弯曲率

隅角半径0.75mm时,成型良好

嵌件

直径为4.5mm,厚度1mm的嵌件,其周围的厚度即使为0.7mm,也不至于发生裂纹

2.4设计中校核

在注射成型过程中，行腔承受塑料熔体的高压作用，因此模具行腔应该有足够的强度。

行腔强度不足发生塑性变形，甚至破裂；刚度不足将产生过大的弹性变形，导致行腔向外膨胀，并产生益料间隙。

强度计算条件是各种在各种受力形式下，行腔产生的应力不应超过材料的许用应力，如拉伸许用应力、弯曲许用应力等。

（3.1）

式中：

—材料的屈服极限（MPa）

型腔变形量不能产生益料。

高压塑料熔体注入行腔后，组合行腔的某些配合面由于弹性变形会产生益料间隙。

此时应根据不同塑料的粘度特性，决定不产生益料的最大间隙，作为行腔允许变形量

的范围。

常用塑料不益料间隙

范围

粘度特性

塑料品种

值允许范围（㎜）

高粘度

中粘度

底粘度

PC、PPO、PSF、HPVC

PS、ABS、PMMA

PA、PE、PP

0.06～0.08

0.04～0.05

0.025～0.04

第三章ABS防尘罩

防尘罩形状如下:

图2.1塑件图2.2塑件

图2.3塑件三视图

技术要求:

采用彩色塑料，塑件的外表面光滑无划痕，无缺陷；使用寿命长，抗老化性能优良

第四章防尘罩工艺设计

根据设计要求使用彩色塑料，所以选用ABS作为防尘罩的注射材料，因为ABS易作色可以使用多种染色素，上色后色彩鲜艳

加工前对ABS进行干燥：

ABS原料要控制水分在0.3%以下,冬季,干燥温度为75~80℃,料层厚度20~30mm,干燥时间2~3h,夏季干燥温度为80~90℃,干燥时间4~8h,表面要求光泽的塑料须长时间预热干燥8~16h.,

注射工艺参数参考

表4.1

温度（℃）

压强（MPa）