注塑模具大学学位论文.docx

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注塑模具大学学位论文

绪论

1塑料模具的现状及发展

我国塑料模具工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大的发展。

模具水平有了较大提高。

在大型模具方面已经生产大屏幕彩电塑壳注塑模具等。

精密塑料模具方面已经生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。

在成型工艺方面：

多材质塑料成型模、高效多色注塑模、抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。

气辅注射成型技术的使用更加成熟。

热流道模具开始推广，有些企业的采用率达20%以上一般采用内热式或外热式热流道装置。

少数单位还采用了具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。

但总体上热流道的采用率达不道10%与国外的50%-60%相比差距较大。

模具产品是工业产品制造的基础，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。

西方发达国家为了适应工业产品品种多、更新快、市场竞争激烈的局面，加强了对生产周期短、精度高、寿命长、成本低的模具产品的研究和开发，近十多年来，国外先进国家的模具技术水平得到了飞速发展。

我国的模具行业近年来发展很快，据不完全统计，目前模具生产厂共有2万多家，从业人员约有50多万人，全年模具行业产值约360亿元，总量供不应求，出口约2亿美元，进口约10亿美元。

当前，我国模具行业的发展具有如下特征：

大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度快于行业总体发展水平；塑料模和压模成比例增长；专业模具厂家数量及其生产能力增加较快；“三资”企业及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。

我国模具总量虽然已位局世界第三，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等发达国家，模具商品化和标准化程度也低于国际水平。

全球制造业正以垂直整合的模式向中国及亚太地区在转移，中国正成为世界制造业的重要基地。

制造业模式的变化，必将产生对新技术的需求，也必将导致CAD技术的发展。

同时，由于网络技术的大面积的应用，将在更大程度上改变制造业的模式。

作为产品制造的重要工艺装备、国民经济的基础工业之一的模具工业将直接面对竞争的第一线，模具工业除需要“高技艺”的从业人员外，还需要更多的“高技术”来保证。

模具属单件生产，又是订单生产。

目前新产品的结构越来越复杂、质量要求越来越高、交货期越来越短，这就对模具设计和制造提出了更高的要求。

一方面是新产品无经验可凭，另一方面又希望一次试模成功，以缩短周期、降低成本。

一个产品由设计到生产的过程大致如下：

产品设计→模具设计→模具制造→试模→产品生产。

其中，模具设计起着特殊的作用，它要将产品设计的理念“实现化”，一直到试模出合格制品，模具设计的任务才算完成和成功。

第1章塑件的成型工艺性分析

1材料的选择

该塑件为饮水机接水盒,它要与另外部件匹配使用，但没有太高的配合精度，所以从塑件的使用性能上分析，其必须具备有一定的综合机械性能,包括良好的机械强度，一定的弹性和耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。

而符合以上性能的有多种塑料材料，从材料的来源以及材料的成本和调配颜色来看，ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）比较适合。

ABS是目前世界上应用最广泛的材料，它来源广，成本底，符合该塑件成型的特性。

因此制作该塑件选用ABS塑料。

表1.1.1ABS的主要技术指标

密度

比溶

吸水率

收缩率

热变形

温度

1.02～1.16

0.8～0.98

0.2%～0.4%

130～160

0.3%～0.8%

83～103.

抗拉强度

拉伸弹性

模量

弯曲强度

冲击强度

比体积

50Mpa

1.8X107

80Mpa

11HB

9.7HB

0.86～0.96

表1.1.2ABS的注射工艺参数

注射机类型

螺杆转数

喷嘴形式

喷嘴温度

螺杆式

50～70

直通式

180～190。

料筒的温度

模具温度

注射压力

保压力

190-200200-220170-190

50～70

60～90Mpa

30-～60Mpa

注射时间

保压时间

冷却时间

成型周期

3～-5S

15～30S

10～30S

30～70S

预热温度

预热时间

计算收缩率

80～85

2～3h

03～08%

ABS无毒，无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。

密度为1.02-1.05g/cm3。

ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。

有良好的机械强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。

ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。

经过调色可配成任何颜色。

其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70度左右，热变形温度约为90度左右。

耐气候差，在紫外线作用下易变硬发脆。

其成型特点：

ABS在升温时黏度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度稍大。

ABS吸湿性强，含水量应小于0.3﹪，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥，成型前加工要进行干燥处理。

流动性中等，溢边料0.04mm左右。

易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚，溶料温度及收缩率影响极小。

ABS无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。

ABS成型收缩率，拉伸模量，泊松比与刚的摩擦因素见下页表1.1.3.

表1.1.3ABS成型收缩率，拉伸模量，泊松比与钢的摩擦因素

塑料名称

成型收缩率/%

拉伸模量E/X103Mpa

泊松比U

与钢的摩擦系数f

PE

1.5-3.5

0.212-0.98

0.49

0.23-0.5

PP

0.4-3.0

1.6-6.2

0.43

0.49-0.51

PS

0.2-0.8

1.4-8.9

0.38

0.45-0.75

ABS

0.1-0.7

1.91-1.98

0.38

0.20-0.25

2塑件的几何形式及结构分析（如下图示）﹕

图1.2.1塑件里面图

图1.2.2塑件正面图

2.1脱模斜度

脱模斜度取决于塑件的形状，壁厚及塑料的性能和收缩率。

本塑件由于型腔深度一般，但由于考虑到塑件跟饮水机其它部件配合使用，且配合精度不高，所以塑件两侧要有角度，所以要使塑件强行脱模的方式，而且往外偏有个小角度；本塑件要有足够的强度和刚度，才能经受推件杆的推力而不使塑件变形，该产品壁厚均匀：

本产品取1.5mm.

表1.2.1塑料制品的脱模斜度

塑料制品材料

脱模斜度

塑件外表面

塑件内表面

ABS塑料

40′～1°20′

35′～1°

2．2壁厚

塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。

应该考虑尽量采用均匀壁厚，所以该塑件壁厚取为1.5mm，可保证塑件的刚度、强度，可防止塑件产生内应力以及气泡、缩孔等各种质量缺陷。

表1.2.1塑件壁厚选择

塑料种类

制件最小壁厚

小型产品壁厚

中型产品壁厚

大型产品壁厚

塑料ABS

0.75

1.5

2

3～3.5

2.3形状

该塑件为壳状零件，内部结构对称，外形中等，形状简单，尺寸精度不算高，壁厚均为1.5mm,材料是ABS收缩率取0.05%，净重约42G，塑件外形长160mm,宽60mm，高40mm.由于塑件为壳形零件，且局部有凹槽，为了减小加工难度，降低制作成本，所以采用凸凹模。

2.4支承面

塑件的支承面应充分保证其稳定性，一般不以塑件的整个底面作为支承面而将底面设计成凹凸形，或在凹入面增加加强肋。

所以该塑件以凸边所在的面为支承面，这样可以达到整个底平面的平直。

2.5圆角

该塑件四周为过渡圆弧，可避免应力集中，增加强度和延长寿命，且圆角半径与壁厚的关系符合要求。

2.6加强肋

为确保塑件制品的强度和刚度及避免塑件变形，故该塑件内部四周设计有加强肋。

2.7.塑件精度的选择：

该塑件外观质量要求稍高，参考表3～9（精度等级的选用），

该塑件为一般精度，故其精度等级为7级。

另外，根据参考资料模具工程大典，成形表面粗糙度一般为Ra0.1～0.2um,特殊要求的为Ra0.025～0.1um,配合表面Ra0.8um,其余表面Ra1.6～6.3um。

因此在设计时，要考虑粗糙度的选择。

所该接水盒的外边面粗糙度为Ra1.6um，内表面为3.2～6.3um。

第2章设备的选择与校核

为了保证注射质量和充分发挥设备的能力,应根据注射模一次成型的塑料体积和质量来初步确定注射机的类型。

根据理论和在实际生产中的经验得出塑件和浇注道之间材料的总和应该在注射机理论注射量的50%~80%之间。

（初步估算浇注系统的质量为40g）初步选定注射机为XS-ZY-250／1250：

1型腔数量的确定

因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关，因此有任何一个参数都可以校核型腔的数量。

一般根据注射机的最大注射量来确定型腔数量

；

n≤（Km

-m

）/m

式中

——注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；

m

——注射机允许的最大注射量（g或cm³）；

m

——浇注系统所需塑料质量或体积（

或

）；

m

——单个塑件的质量或体积（

或

）。

由此可求出：

n≤（0.8*270-40）/42≈4.2.

故取n=4满足设计要求。

2注射机参数的校核

2.1注射量校核

模具型腔是否能充满与注射机允许的最大的注射量密切相关，设计模具时，应保证注射模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射量范围内。

根据生产经验，注射机的最大注射量是其允许最大注射量（额定注射量）的80%，由此有：

nm

+m

≤80%m

442+40≤0.8270

即208≤216（符合要求）

2.2塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核

注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。

如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成型面积，则成型过程中将会出现涨模溢料现象。

因此，设计注射模时必须满足下面关系：

A=nA

+A

A

——单个塑件在模具分型面上的投影面积，该塑件为9318.16mm

；

A

——浇注系统在模具分型面上的投影面积,约为A

的0.2～0.5倍，该设计取0.4；

总的投影面积计算为：

A=nA

+A

=4×9318.16+0.4×9318.16=409999.904≈410000mm

锁模力的校核：

F

≥F

=AP

式中，F

—注射机的额定锁模力为1250KN；

P

—模具型腔内塑料熔体平均压力（Mpa）,通常为20～40Mpa，此设计中取35Mpa；

所以F

=41000×35=143.5KN，则F

≥F

（符合要求）

故该注射机符合要求。

其技术参数如下：

XS-ZY-250注射机主要技术参数

单位

XS-ZY-250

额定注射量

cm³

250

螺杆直径

mm

45

注射压力

MPa

160

注射速率

g/s

110

塑化能力

g/s

18.9

锁模力

kN

1250

螺杆转速

r/min

10～200

拉杆内间距

mm

415×415

移模行程

mm

360

模具最大厚度

mm

550

模具最小厚度

mm

150

锁模形式

双曲肘

喷嘴口直径

mm

3

定位孔直径

mm

160

喷嘴球半径

mm

SR15

2.3开模行程的校核

开模取出塑件所需要的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。

对于XS-ZY-250注塑机来说，其最大开模行程有注塑机曲轴机构的最大行程决定