塑料模.docx

1、塑料模目 录1 绪论 11.1塑料模具的功用 11.2 模具行业发展现状及发展趋势 11.2.1国内模具发展现状及发展趋势 11.2.2国外模具的现状和发展趋势 31.3塑料模具的发展展望 31.4塑料模具的分类 41.5 本课题的意义、目的及应达到的要求 62螺纹盖的模具设计与制造 72.1塑件的工艺性分析 72.1.1塑件的原材料分析 82.1.2塑件的尺寸精度分析 82.1.3表面质量分析 82.1.4塑件的结构工艺性分析 92.2成型设备的选择与模塑工艺规程的编制。 92.2.1计算塑件的体积 92.2.2计算塑件的质量 92.2.3塑件模塑成型工艺参数的确定 92.2.4填写模塑成型

2、工艺卡 9瓶盖模塑工艺卡见表2-3所示。 92.3注射模的结构设计 122.3.1分型面的选择 122.3.2型腔数目的确定及型腔的排列 132.3.3浇注系统的设计 142.3.4排气系统的设计 182.3.5推件方式的选择 182.3.6成型零部件的设计 192.3.7采用模温调节系统 202.3.8标准模架的选择 202.4注射模设计的尺寸计算 202.5成型设备参数的选择及校核 232.5.1选择成型设备的有关参数 232.5.2该设备有关参数的校核 242.6注塑模的工作原理 262.7模具闭合高度的确定 262.8主要结构零部件的设计 272.8.1导柱合模导向机构 272.8.2

3、其他结构零部件设计 283 设计总结 291 绪论模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求越来越高，传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。1.1塑料模具的功用在高分子材料加工领域中，用于塑料制品成型的模具，称为塑料成型模具，简称塑料模。在塑料材料，制品设计及加工工艺确定以后，塑料模设计对制品质量与产量就具有决定性的影响。首先模腔形状，流道尺寸，表面粗糙度，分型面，进浇与排气位置选择，脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品的尺寸精度和形状精度以及塑件的力学性能，应力大小，

4、表面质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模具外，一般说来制模费用时十分昂贵的，大型塑料模更是如此。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺，高效率的设备和先进的模具，被意为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是塑料模对实现塑件加工工艺要求，塑件使用要求和塑件外观造型要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的性能。此外，塑件生产与产品更新均以模具制造和更新为前提。1.2 模具行业发展现状及发展趋势1.2.1国内模具发展现状及发展趋势

5、随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。近年来，随着我国产品制造业蓬勃发展，模具制造业也相应进入了高速发展时期。据中国模具工业协会统计，1995年我国模具工业总产值约为145亿，而2003年已达450亿左右，年均增长14%。另据统计，我国（不含台湾、香港、澳门地区）现有模具生产厂点已超过20000家，从业人员有60万人，模具年产值在一亿以上的企业已达十多家。可以预见，我国经济的高速发展将对模具提出更为大量、迫切的需求，特别需要发展大型、精密、复杂、长寿命的模具。同时要求模具设计、制造和生产周期要达到全新的水平。我国模具制造业面临着发展的机遇，但同时也面临着更大的挑战。虽

6、然我国模具行业发展迅速，但还远远不能适应国民经济发展的需要。我国模具行业尚存在很大的不足，主要表现在以下几个方面: 第一、体制不全，基础薄弱。“三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 第二、开发能力较差，经济效益欠佳。我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是1520万美元，有的高达2530万美元

7、，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三、工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低。虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。 第四、专业化、标准化、商品化的程度低、协作差。由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度

8、也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其余为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。第五、模具材料及模具相关技术落后。模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。根据国内和国际模具市场的发展状况，有关专家预测，未来我国的模具经过行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精度将越来越高；三是

9、多功能复合模具将进一步发展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八是压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致的模具市场未来走势的变化。1.2.2国外模具的现状和发展趋势在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高

10、一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。随着科学技术的发展，国外一些掌握和运用高新技术的人才。如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高。故人均产值也较高。我国模具标准件使用覆盖率只有45%，而国外先进国家模具标准件使用覆盖率却已达70%以上。综观模具行业发展现状，国外模具发展趋势主要表现在以下几个方面：理论研究的加强和模具的标准化；模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展；模具检测、加工设备向精

11、密、高效和多功能方向发展；快速经济制模技术；模具材料及表面处理技术发展迅速；模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同。1.3塑料模具的发展展望随着塑料模具市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式必然会不断发展，对模具要求也一定会越来越高。为了满足市场的需要，未来的塑料模具无论是品种，结构，性能还是加工都必将会有较快发展，而且这种发展必须跟上时代步伐。展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。当然，这是需要开拓，创新和付出艰苦努力的。（1）超大型，超精密，长寿命，高效模具将得到发展。（2）多样材质，多种颜色，多层多腔，多种成型方法一体化的模具将得到发展。（3）各种快速经济模

12、具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。（4）模具设计，加工及各种管理将向数字化，信息化方向发展，CAD/CAE/CAM/CAPP及POM/PLM/ERP等将向智能化，集成化和网络化方向发展。（5）更加高速，更加高精度，更加智能化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。（6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之而来也会产生一些特殊的更为先进的加工方法。（7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆，修补，研磨，抛光等新工艺将不断得到发展。（8）逆向工程，并行工程，复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。（9）热流道技术将会迅速发展，气辅和其他注射成型工艺及模具

13、也将会有所发展。（10）模具标准化程度将会不断提高。（11）“绿色模具”的概念将日益被重视。今后的模具，从结构设计，原材料选用，制造工艺，模具修复，报废以及模具的回收利用等发面，都将越来越考虑其节约资源，重复利用，利于环保以及可持续发展这一趋向。1.4塑料模具的分类按照塑料制品成型主要方法的不同，塑料模具的类型很多，如图4-1所示，其主要的类别有以下几种：图1-11.注塑模通过注射机的螺杆或活塞，使料筒内塑化熔融的塑料经喷嘴和浇注系统注入型腔，并固化成型所用的模具，称为注射模。注射模主要用于热塑性塑料成型，近年来也越来越多地用于热固性塑料制品成型。这是一类用途宽，占有比重大，技术较为成熟的塑料

14、模具。根据材料或塑件结构或成型过程不同，有热固性塑料注射模，结构泡沫注射模和反应成型注射模以及气辅注射模等。2.压缩模使直接放入型腔内的塑料熔融，并固化成型所用的模具，称为压缩模。压缩模主要用于热固性塑料制品的成型，但也可用于热塑性塑料制品成型。另外，还可用于冷压成型聚四氟乙烯塑件，此种模具为压锭模。3.压注模通过柱塞，使加料腔内塑化熔融的塑料经浇注系统注入闭合型腔，并固化成型所用的模具，称为压注模。压注模多用于热固性塑料制品的成型。4.挤出模用于连续挤出成型塑料型材的模具，统称挤出模，也称为挤出机头。这是又一大类用途很宽，品种繁多的塑料模具，主要用于塑料棒材，管材，板材电线电缆包段，复合型材

15、及异性材的成型加工，也用于中空制品的型坯成型，此种模具称为型坯模或型坯机头。5.中空吹塑模将挤出或注射出来的，尚处于塑化状态的管状型坯，趁热放置于模具型腔内，立即在管状型坯中心通以压缩空气，致使型坯膨胀而紧贴与型腔壁上，经冷却固化后即得一中空制品。凡此种塑料制品成型方法所用的模具，称为中空吹塑模。主要用于热固性塑料的中空容器类的制品成型。6.气压成型模通常以一单一的阴模或阳模形式构成。将预先制备的塑料片材周边紧压与模具周边，并加热使之软化，然后于仅靠模具的一侧抽真空，或在其反面充以压缩空气，使塑片材紧贴与模具上，经冷却定型后即得一热成型制品。1.5 本课题的意义、目的及应达到的要求本设计主要意

16、义是在我们学习完模具设计与制造的所有专业课之后，总结以前我们所学的知识，使之成为一个系统的理论体系，以便于我们在以后的工作中使用。同时也让我们对模具的设计与制造有了初步的了解，掌握了查阅资料和使用工具书以及手册的能力。本设计的目的是在我们毕业前夕，将通过毕业实习和毕业设计的实践环节，对模具设计与制造知识进行全面的总结和应用，提高综合能力以及扩大模具领域的新知识。具体的要求是：1 系统总结，巩固三年来所学的基础课和专业课知识。2 运用所学的知识解决模具技术领域内的实际工程问题，以此进行综合知识的训练。3 通过某项具体工程设计和实验研究，达到多种综合能力的培养，掌握设计和科研的基本过程和基本方法。

17、4 提高和运用与工程技术有关的人文科学，价值工程和技术经济的综合知识。2螺纹盖的模具设计与制造 图2-1螺纹盖零件名称：螺纹盖（如图2-1所示）生产批量：大批量材料：聚乙烯（PE）颜色：乳白色要求:塑件外表面光滑美观，下端外缘不允许有浇口的痕迹，塑件允许的最大脱模斜度为0.5。2.1塑件的工艺性分析塑件的工艺性分析包括塑件的原材料分析，塑件的尺寸精度分析，塑件的表面质量分析和塑件的结构工艺性分析，其具体分析如下。2.1.1塑件的原材料分析表2-1塑件的原材料分析塑料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点聚乙烯（PE），属于热塑性塑料支链形结构结晶性塑料，无毒无味，呈白色或乳白色，柔软，

18、半透明的大理石状粒料小于130，耐寒性好，脆化温度为-100有一定的化学稳定性它的耐热性，硬度，机械强度等都较低，但介电性能好，具有较好的柔软性，耐冲击性及透明度，成型加工性能较好成型收缩率为1.5-3.5%，收缩值较大，方向性明显，容易变形，翘曲。应控制模温，保持冷却均匀稳定；流动性好且对压力变化明显；宜用高压注射，料温均匀，填充速度快，保压充分，填充速度快，保压充分：冷却速度慢质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强制脱模。2.1.2塑件的尺寸精度分析塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸相符合程度，即所获得塑件尺寸的准确度。塑件的尺寸精度与模具的制造精度，模具的磨损程度，塑件收缩率的波

19、动及成型时工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和模具的结构形式等有关，因此，塑件的尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。由于该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按MT7查取公差，其主要尺寸公差标注如下（单位均为mm）。塑件的外形尺寸：24，13，14，7。塑件的内形尺寸：22，M10，12。2.1.3表面质量分析该塑件要求外形美观，色泽乳白，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4m。塑件的内部有螺纹。2.1.4塑件的结构工艺性分析1 从图纸上分析，该塑件的外形为回转体。除了螺纹盖的底部的厚度为2mm以外，其他部分壁厚均匀为1mm，且符合最小壁厚要求

20、（聚乙烯的最小壁厚为0.60mm）2 塑件的外形简单，型腔复杂有两部分组成：光滑的环形腔体;带有螺纹的腔体，因此塑件不易取出需采用脱螺纹机构。综上分析可以看出，注塑时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证，可采用注射成型加工。2.2成型设备的选择与模塑工艺规程的编制。2.2.1计算塑件的体积V=2094.38mm2.2.2计算塑件的质量计算塑件的质量是为了选择注射机及确定型腔数。根据有关的手册查得=0.91-0.96g/ cm，在此取=0.95g/ cm 所以，塑件的质量为 W=V=0.952.09438g=1.99g根据塑件的形状及尺寸采用一模四腔的模具结构，考虑外形尺寸，

21、对塑件原材料的分析及注射时所需的压力情况，参考模具手册初选型号为SZ-63/400的注射机。2.2.3塑件模塑成型工艺参数的确定聚乙烯（PE）注射成型工艺参数见表2-2所示，试模时可根据实际情况作适当调整。2.2.4填写模塑成型工艺卡 瓶盖模塑工艺卡见表2-3所示。表2-2工艺参数规格工艺参数规格预热和干燥温度t：110-120成型时间/s注射时间0-5时间：8-12h保压时间15-60料筒温度t/后段140-160冷却时间15-60中段总周期40-140前段170-200螺杆转速n/（rmin）喷嘴温度t/150-170后处理方法红外线灯模具温度t/35-55温度t/鼓风烘箱100-110注

22、射压力p/MPa60-100时间/h8-12表2-3（厂名）塑料注射成型工艺卡片资料编号车间共1页第1页零件名称瓶盖材料牌号PE设备型号SZ-63/40装配图号材料定额没模件数4零件图号单件质量1.99g工装号零件草图材料干燥设备温度/110-120时间/h8-12料筒温度后段/140-160中段/前段/170-200喷嘴/150-170模具温度/35-55时间注射/s0-5保压/s15-60冷却/s15-60压力注射压力/Mpa80-130背压/Mpa后处理温度/鼓风烘箱100-110时间定额辅助/min时间/h8-12单件/min检验编制校对审核组长车间主任检验组长2.3注射模的结构设计注

23、塑模结构设计主要包括：分型面的选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道布局、浇口位置设置、模具工作零件的设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。2.3.1分型面的选择分型面是动、定模具的分界面。分型面的位置影响着成型零件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切联系。实际的模具结构基本上有三种情况：型腔完全在动模一侧；型腔完全在定模一侧；型腔各有一部分分别在动、定模中。分型面的选取不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且涉及模具结构与制造成本。一般来说，分型面的总体选择原则是：保证塑件质量，便于制品脱模和简化模具结构。具体包括以下几条：1.塑件脱模方便2.模具结构简单3

24、.型腔排气顺利4.确保塑件质量5.无损塑件外观6.合理利用设备。故分型面位置应设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔，这是分型面首要原则。塑件在收缩时紧包在型芯上，凹模开设在定模板上。该塑件为螺纹盖，外形要求美观，无斑点和熔接痕，表面质量要求较高。在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件，有三种选择方案。如图2-5所示。其一，选塑件的端面为分型面（如图2-3所示），分型面选在塑件截面尺寸最大的部位，型腔直接在定模板上加工而成，型芯在动模，动定模分开时塑件包在型芯上由推件板推出。其二，选择塑件的底面为分型面（如图2-4所示），分型面也是选择在

25、塑件截面尺寸最大的部位，但是在塑件的底面会留下熔接痕，利用分型面排气时易产生飞边，同时增加了模具结构的复杂程度，其三，选择塑件的轴线为分型面（如图2-5所示），塑件分别在动定模，难以保证塑件的表面质量，由于误差可能会导致塑件错位，同时在模具上需要另开排气槽，增加了模具的制造难度。所以选择图a方案的分型面较为合适。图2-3图2-4 图2-5 分型面的选择2.3.2型腔数目的确定及型腔的排列塑件采用一模四腔的成型方式，由于塑件是形状，大小，厚度完全相同的小型塑件的大批量生产。适合采用流动支路平衡的方式布置分布各个型腔，使模具结构简单，成本较低，塑料流程短，塑件质量较好，综合考虑浇注系统、模具结构的

26、复杂程度等因素。型腔的排列方式如图2-6所示。图2-6型腔的排列方式2.3.3浇注系统的设计用注射成型方法加工塑料制品时，注射机喷嘴中熔融的塑料，经过主流道，分流道最后通过浇口进入模具型腔然后，经过冷却固化，得到所需的制品，所以注射模具的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为之的塑料熔体的流动通道，浇注系统在模具中占有非常重要的地位。它的设计合理与否，直接对制品的成型起到决定性的作用。浇注系统的设计原则：a，排气良好；b，流程短；c，防止型芯和嵌件的移位和变形；d，整修方便；e，防止塑件的翘曲变形；f，浇注系统的截面积和长度；g，保证型腔充满。浇注系统的作用：使塑料熔体平稳且有顺序的填充到

27、型腔中，并在填充和凝固的过程中把压力充分传递各个部位，以获得组织紧密，外型清晰的塑料制件。浇注系统一般有主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。（1） 主流道设计。根据手册查得SZ-63/400型注射机喷嘴的有关尺寸。喷嘴球半径：R0=10mm喷嘴孔直径：d0=2.5mm根据模具主流道与喷嘴的关系：R= R0+（1-2）mm，d= d0+0.5mm取主流道球面半径：R=12mm取主流道的小端直径：d=3mm为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为1-3。经换算主流道大端直径为D=4.5mm。同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计r=0.3-3mm的圆弧过渡。如图2-7所

28、示。图2-7主流道的形状和尺寸（2） 浇口套的设计由于注射成型时主流道要与高温熔料熔体和注射机喷嘴反复接触和碰撞，所以一般都不将主流道直接开在定模上，而是将单独开在一个嵌套中，然后再将此套嵌入定模内，该嵌套成为浇口套。浇口套的长度应与定模部分的厚度一致，主流道出口处的端面不得突出在分型面上，否则不仅会造成溢料，而且还会压坏模具。采用浇口套以后不仅对主流道的加工和热处理以及本身的选材等工作带来很大的方便，而且在主流道压坏后，也便于修磨与更换，这样显然降低了成本，提高了效率。浇口套一般选用45钢，也可以选用优质合金钢等等， 45钢热处理后硬度为3845HRC，浇口套与定模板的配合一般选用H7/m6

29、。 图2-8浇口套的形式（3） 分流道的设计多型腔注射模必须开设分流道，对分流道的要求是：溶体通过时的温度下降和压力损失都尽可能小，能平稳的将溶体分配到各个模腔，不过分增加塑料的消耗量等。因此，恰当合理的分流道形状和尺寸根据制品的体积，壁厚，形状的复杂程度，模腔的数量以及所用塑料的性能等因素综合考虑。根据模腔的排列方式可知分流道的长度要短，选用截面形状为半圆形的分流道，查有关手册半圆形分流道的半径为R=3-3.5mm。（4） 浇口的设计a.浇口形式的选择。浇口是熔融塑料经分流道注入型腔的进料口，是流道与型腔之间的连接部分，也是注射模浇注系统的最后部分，其作用为：是从分流道来的熔融塑料以最快的速

30、度进入并充满型腔;型腔充满后浇口能迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的熔融塑料回流。浇口截面积要小，长度要短。由于该塑件外观质量要求较高，浇口的位置和大小应以不影响塑件的外观质量为前提。同时，也应尽量使模具结构简单。根据对该塑件结构的分析及已确定的分型面的位置，可选择的浇口形式为点浇口。其中点浇口的直径为d=2mm，长度l=1.2mm。点浇口的结构形式如图2-9所示。图2-9点浇口的形式b.进料位置的确定。根据塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式，进料位置设计在塑件的底平面的中央。如图2-10所示。图2-10点浇口的进料位置（5）冷料穴的设计冷料穴位于主流道出口一端。对于立式，卧式注射机用模具，冷料穴位于主分型面的动模一侧，对于直角式注射机用模具，冷料穴时主流道的自然延伸。因为立式，卧式注射机用模具的主流道在定模一侧，模具打开时，为了将主流道凝料能够拉向动模一侧，并在顶出行程中将它脱出模外，动模一侧应设有拉料杆。该模具采用推件板式的脱模机构，应采用端头为球头的拉料杆。球头拉料杆的球头与细颈部分伸到冷料穴内，被料穴中的凝料包围如图2-11所示。球头拉料杆应安装在型芯固定板上，而不是顶杆固定板上。此模具采用三板式的结构，动定模打开时，主流道凝料被球头拉料杆从主流道的