塑料成型模具設(shè)計論文

1、目錄1 緒論11.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位11.2 塑料成型模具發(fā)展趨勢11.2.1 加深理論研究21.2.2 高效率、自動化21.2.3 大型、超小型及高精度21.2.4 革命模具制造工藝21.2.5 標準化21.2.6 開發(fā)計算機輔助設(shè)計與輔助制造（cad/cam）21.3 軟件簡介31.3.1 總裝配圖的建立31.3.2 零件模型設(shè)計與加工42 制件分析52.1手機外殼分析52.2 零件材料選擇及性能63 模具制造103.1模具加工精度的確定103.2模具結(jié)構(gòu)分析103.2.1 標準模架的選擇103.2.2 模具閉合高度校核113.2.3 開模行程的校核113.2.4 模板尺寸

2、的校核113.2.5 噴嘴尺寸校核123.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計123.3.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則：123.3.2 主流道的設(shè)計：133.3.3 分流道的設(shè)計143.3.4 澆口形式143.4 成型零部件設(shè)計163.4.1 型腔分型面設(shè)計163.4.2 排氣槽的設(shè)計173.4.3 成型零件設(shè)計計算173.5 脫模機構(gòu)設(shè)計和脫模力的計算203.6 側(cè)壁厚度、底板厚度的計算203.6.1 側(cè)壁厚度的計算213.6.2 底板厚度的計算213.6.3 制模特點223.7 復位機構(gòu)與導向機構(gòu)設(shè)計:223.7.1 復位機構(gòu)設(shè)計:223.7.2 導向機構(gòu)設(shè)計:223.8 塑模溫控系統(tǒng)設(shè)計:233.8.1 塑模溫控

3、制系統(tǒng)設(shè)計：233.8.2 冷卻裝置系統(tǒng)的設(shè)計要點：233.8.3 冷卻系統(tǒng)的計算：244注射機的選擇264.1注射量確定264.1.1 鎖模力確定274.2.2 成型壓力27結(jié)論29參考文獻30致謝311 緒論1.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位模具是利用其特定形狀成型具有一定形狀和尺寸的制造工具。成型塑料制品的模具叫做塑料模具。全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等方面均能滿足使用要求的優(yōu)質(zhì)制品。從模具使用角度，要求高效率、自動化、操作簡便；從模具制造角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。塑料模具影響著塑料制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進澆口和排

4、氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在塑料加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難易程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應(yīng)盡量減少分模。合模和取制件過程中的手工勞動，為此常采用自動開合模和自動頂出機構(gòu)。在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具上脫落。另外，模具對塑料制品的成本也有相當?shù)挠绊憽３喴啄＞咄?，一般來說制模費是十分昂貴的，一副優(yōu)良的注射模具可生產(chǎn)制品百萬件以上，壓制模約能生產(chǎn)二十五萬件。當批量不大的時候，模具費用在制件成本中所占比例將會很大，這時應(yīng)盡可能地采

5、用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，以降低成本?，F(xiàn)代塑料制品中合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進的模具是必不可少的三項重要因素，尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求，塑料制件使用要求和造型設(shè)計起著重要作用。高效的全自動的設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才能發(fā)揮基效能，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提。由于工業(yè)塑件和日用塑料制品的品種和產(chǎn)量需求量很大，對塑料模具生產(chǎn)不斷向前發(fā)展。1.2 塑料成型模具發(fā)展趨勢隨著塑料成型加工機械和成型模具的迅速增長，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占比例越來越大。從模具設(shè)計和制造技術(shù)角度來看，模具的發(fā)展趨勢可歸納為以下幾個方面：1.2

6、.1 加深理論研究 在模具設(shè)計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設(shè)計已經(jīng)由經(jīng)驗設(shè)計階段逐漸向理論計算方面以發(fā)展。1.2.2 高效率、自動化 大量采用各種高效率、自動化的模具結(jié)構(gòu)，如高效冷卻以縮短成型周期；各種能可靠地自動脫出產(chǎn)品和流道凝料的脫模機構(gòu)；熱流道澆注系統(tǒng)注射出模具等。高速自動化的塑料成型機械配合以先進的模具，對提高生產(chǎn)效率，降低成本起了很大作用。1.2.3 大型、超小型及高精度 由于模料應(yīng)用的擴大，塑料制件已應(yīng)用到建筑、機械、電子、儀器、儀表等各個工業(yè)領(lǐng)域，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工，熱處理變小、導熱性能優(yōu)

7、異的制模材料。1.2.4 革命模具制造工藝 為了更新產(chǎn)品花式和適應(yīng)小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，除大力發(fā)展高強度、高耐磨性的材料外，同時又重視簡易制模工藝研究。1.2.5 標準化 開展模具標準化工作，使模板，導柱等通用零件標準化、商品化，以適應(yīng)大規(guī)模地成批生產(chǎn)塑料成型模具。1.2.6 開發(fā)計算機輔助設(shè)計與輔助制造（cad/cam） 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機已廣泛應(yīng)用于模具工業(yè)，在注射成型系統(tǒng)中，針對每一個環(huán)節(jié)都可將計算機作為輔助工具而加入。構(gòu)成該環(huán)節(jié)的cad或cam或cae。1、塑件設(shè)計 塑件的設(shè)計包括塑件結(jié)構(gòu)、尺寸、精度、表面、性能等方面的設(shè)計。塑件設(shè)計方面的計算機輔助技術(shù)有：塑件cad、塑料、

8、輔料、輔件選擇的專家系統(tǒng)。2、注射機的使用 常見注射機的使用方面的計算機輔助技術(shù)有：注射機選擇專家系統(tǒng)：注射機故障診斷系統(tǒng)。（1） 注射模使用狀況的好壞直接影響到注射質(zhì)量，在對于高技術(shù)注射模來說，都要對注射模在使用過程中進行監(jiān)控或?qū)ψ⑸淠５姆勰M仿真，由此知注射模的工作狀況。（2） 注射工藝 注射工藝方面的計算機輔助技術(shù)有：注射工藝制定的專家系統(tǒng)；塑件質(zhì)量故障診斷。（3） 注射模設(shè)計 注射模設(shè)計主要完成注射模的結(jié)構(gòu)尺寸、精度、表面性能等方面的設(shè)計，并選擇模具的材料等。計算機在注射模設(shè)計方面的工作有：注射劃cad：注射模材料、輔料、輔件選擇專家系統(tǒng)；工裝選擇專家系統(tǒng)；注射模capp；1.3 軟

9、件簡介本設(shè)計中主要為模具的設(shè)計與計算，為后面完成裝配圖作好資料準備。裝配圖用autocad來完成其三個視圖的顯示。零件為本人設(shè)計的觸屏手機的上殼和下殼的上蓋，整體由曲面構(gòu)成。零件圖的繪制在autocad中也較難畫出。在此，采用ug繪圖軟件來形成三維圖，最后將得到的三維圖轉(zhuǎn)換成二維文件，在autocad中生成其三視圖，再作修改。1.3.1 總裝配圖的建立計算機輔助設(shè)計（computer aided design，簡寫為cad），是指利用計算機的計算功能和高效的圖形處理能力，對產(chǎn)品進行輔助設(shè)計分析、修改和優(yōu)化。它終合計算機知識和工程設(shè)計知識的成果，并隨計算機軟硬件的不斷提高而逐漸完善。autoca

10、d的最大特點是讓設(shè)計者更為輕松，設(shè)計者或繪圖者幾乎可不必離開屏幕就能連續(xù)地完成工作。autocad適合于工程制造、建筑設(shè)計、裝潢設(shè)計等各行業(yè)技術(shù)人員作為設(shè)計依據(jù)，完成圖紙上的工作。autocad是美國autodesk公司開發(fā)的一種通用cad軟件。1982年首次推出了autocad r1.0版本，經(jīng)過十余次的版本更新，autocad已從一個簡單的繪圖軟件發(fā)展成為包括三維建模在內(nèi)的功能十分強大的cad系統(tǒng)，是世界上最流行的cad軟件，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機械、電子、建筑、化工、汽車、造船、輕工及航空航天等領(lǐng)域。1.3.2 零件模型設(shè)計與加工ugngineer是美國ptc參數(shù)技術(shù)公司推出，是國際上最先進也

11、是最成熟使用參數(shù)化特征造型技術(shù)的大型cad/cam/caea集成軟件。這是我們零件模型設(shè)計與加工過程中的主要工具。下面是一些簡單的介紹：ugngineer包括三維實體造型，裝配模擬，加工仿真nc自動編程，板金設(shè)計，電路布線，裝配管路設(shè)計等專有模塊，id反求工程，ce并行工程等先進的設(shè)計方法和模式。其主要特點是參數(shù)化的牲造型；統(tǒng)一的能使各模塊集成起來的數(shù)據(jù)庫；設(shè)計修改的關(guān)聯(lián)性，即一處修改，別的模塊中的相應(yīng)圖形和數(shù)據(jù)也會自動更新。它的性能優(yōu)良，功能強大，是一套可以應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計，功能仿真，制造和管理等眾多領(lǐng)域的工程自動化軟件包。ugngineer自動化自1988年問世以來，10多年來已成

12、為全世界最普及的3dcad/cam系統(tǒng)的標準軟件，ugngineer在今日儼然已成為3dcad/cam系統(tǒng)的標準軟件，廣泛應(yīng)用于電子，機械，模具，工業(yè)設(shè)計，汽車，自行車，航天，家電，玩具等各行各業(yè)。ugngineer是一套由設(shè)計至生產(chǎn)的機械自動化軟件，是新一代產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化，基于特征的實體造型系統(tǒng)，并且具有單一的數(shù)據(jù)庫功能。2 制件分析2.1手機外殼分析在進行手機外殼注塑模具設(shè)計之前，首先對制品圖及形狀結(jié)構(gòu)分析，其內(nèi)容主要包括以下幾個方面：1. 手機上殼（見制件圖）。制品的幾何形狀：本次設(shè)計的制品為形狀象諾基亞8250款式，平均壁厚為1.0mm，屬輕質(zhì)薄壁制品。2. 制品的尺寸精度

13、和表面粗糙度：塑料的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動和模具制造誤差。本次塑料制品的尺寸按4級精度取值。塑件的表面粗糙度主要取決于模具粗糙度，一般情況下，塑件的表面粗糙度比模具成型部分的粗糙度高12級。3. 制品的脫模斜度：脫模斜度的取向根據(jù)塑件的內(nèi)外形尺寸而定，以塑件內(nèi)孔型芯小端為準，尺寸符合圖紙要求，斜度由擴大方向取得；塑件外形，以型腔大端為準，尺寸符合圖紙要求，斜度由縮小方向取得。一般情況，脫模斜度不包括塑件的公差范圍內(nèi)。本設(shè)計采用1脫模斜度。4. 根據(jù)產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)特點，本次設(shè)計中，流道形式采用非平衡式，上殼采用側(cè)澆口進膠，下殼采用針點式澆口進膠。2.2 零件材料選擇及性能abs是由

14、丙烯腈(acrylonitrile)、丁二烯(butadiene)和苯乙烯(styrene)三種化學單體合成。其中a代表丙烯腈，b代表丁二烯，s代表苯乙烯。其化學分子結(jié)構(gòu)方式如下：每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態(tài)上看，abs是非結(jié)晶性材料。三中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相， 另一個是聚丁二烯橡膠分散相。abs不透明，外觀除薄膜外都呈淺象牙色、無毒、無味、兼有韌、硬、剛特性，燃燒緩慢，離火后仍繼續(xù)燃燒，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂

15、氣味，但無熔融滴落。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)。這就可以賦予用戶在產(chǎn)品設(shè)計上有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上數(shù)百種不同品質(zhì)的abs材料。abs具有優(yōu)良的綜合性能，由于組分、牌號和生產(chǎn)廠家生產(chǎn)方法的不同，使之在性能上存在較大差異，因此以下的試驗數(shù)據(jù)僅供參考。（1）物理力學性能 abs具有優(yōu)良的物理力學性能，如不透水，但略透水蒸氣，沖擊強度較高，尺寸穩(wěn)定性好等。abs有極好的沖擊強度，即使在低溫也不迅速下降。但是它的沖擊性能與樹脂中所含橡膠的多少、粒子大小、接枝率和分散狀誠有關(guān)，同時也與使用環(huán)境有關(guān)、如溫度越高則沖擊強度越大。當聚合物中丁二烯橡膠含量超過30%時，

16、不論沖擊、拉伸、剪切還是其它力學性能都迅速下降（見表5-5和5-6）。（2）熱性能。abs制品的負荷變形溫度約為93，若能對制品進行退火處理，則還可增加10左右。（3）電性能。abs聚合物的電絕緣性受溫度和濕度的影響很小，且在很大頻率變化范圍內(nèi)保持恒定。（4）耐環(huán)境性 abs聚合物幾乎不受水、無機鹽、堿、酸類的影響，但在酮、醛、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，它不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但長期與烴接觸會發(fā)生軟化溶脹。abs聚合物表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的鋟蝕會引起應(yīng)力開裂。（5）耐候性 abs聚合物的最大不足之處是耐候性較差，這是由于分子中丁二烯所產(chǎn)生的雙鍵在紫外線作用下易受氧化降解的緣故

17、。經(jīng)受350nm以下波長的紫外線照射，氧化作用更甚。氧化速度與光的強度及波長的對數(shù)成正比。abs是一種成型加工性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。（6）abs的流變性 abs聚合物在熔融狀態(tài)下流動特性屬于假塑型液體。雖然abs的熔體流動性與加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對剪切速率更為敏感。因此在成型過程中可以采用提高剪切速率來降低熔體粘度，改善熔體流動性。abs屬一無定形聚合物，無明顯熔點，成型后無結(jié)晶，成型收縮率為0.4%0.5%。在成型過程中，abs的熱穩(wěn)定性較好，不易出現(xiàn)降解或分解，但溫度過高時，聚合物中橡膠相有破壞的傾向。（7）abs的吸水性 abs具有一定的吸水性，含

18、水量在0.3%0.8%范圍。成型時如果聚合物中含有水分，制品上就會出現(xiàn)斑痕、云紋、氣泡等缺陷，因此在民型前，需將聚合物進行干燥處理，使其含水量降到0.2%左右。（8）abs制品的后處理 一般情況下很少出現(xiàn)應(yīng)力開裂，所以除了使用要求較為苛刻的制品，通常不作制品的后處理。注射速度對abs的熔體流動性有一定影響，注射速度快，制品表面光潔度不佳；注射速度慢，制品表面易出現(xiàn)波紋、熔接痕等現(xiàn)象，因而除了充模有困難的情況下，一般以中、低速為宜。在制品要求表面光澤較高時，模具溫度可控制在6080對一般制品可控制在50-60。 表2.2 abs的主要性能指標力學性能屈服強度/mpa50熱性能及電性能玻璃化溫度/

19、c拉伸強度/mpa38熔點（粘流溫度）/c130160斷裂伸長率/%35熱變形溫度/c45 n/cm3180 n/cm39010883103拉伸彈性模量/gpa1.8線膨脹系數(shù)/（10-5/c）7.0彎曲強度/mpa80比熱容/1470彎曲弱性模理/gpa1.4熱導率/0.263件質(zhì)量沖擊強度/kj/m2無缺口缺口261燃燒性/（cm/min）慢11體積電阻/*cm6.9*1016布氏硬度/hbs9.7r121擊穿電壓/（kv/mm）物理性能密度/（g/cm3）1.021.16吸水性/%（24h）0. 20.4比體積/（cm2/g）1.021.06透明度或透光率不透明abs的成型工藝參數(shù)溫度料

20、筒一區(qū)/150-170二區(qū)/180-190三區(qū)/200-210噴嘴/180-190模具/50-70壓力注射/mpa60-100保壓/mpa40-60時間注射/s2-5保壓/s5-10冷卻/s5-15周期/s15-30后處理方法紅外線烘箱溫度/70時間/h0.3-13 模具制造3.1模具加工精度的確定本次設(shè)計的手機是日常用品，其外殼要能承受磨損。對于制件的外觀要求合表面精度等級要求比較高?，F(xiàn)初定制品精度等級為4級。經(jīng)分析，現(xiàn)確認模具的制造加工精度為it7級，而型芯和型腔的加工精度均為it6，型腔采用機械粗加工后電火花精加工，其它采用機械加工。模具的尺寸公差按gb-180079，it7。3.2模具

21、結(jié)構(gòu)分析3.2.1 標準模架的選擇上殼選用的模架尺寸： 表3.2.1.1上殼模架尺寸 單位: mm模板寬度300模板長度300動模板厚度40座板寬度350座板厚度25定模板厚度40墊塊寬度58墊塊厚度70推板厚度20推板寬度180推桿固定板厚度25導柱直徑30導套直徑30復位桿直徑8沉頭螺釘8-m14下殼所選用的模架尺寸：表3.2.1.2上殼模架尺寸單位: mm模板寬度300模板長度300動模板厚度35座板寬度350座板厚度25定模板厚度35墊塊寬度58墊塊厚度60動模墊板35推板厚度30推板寬度180推桿固定板厚度20導柱直徑30導套直徑30復位桿直徑20沉頭螺釘4-m14拉桿直徑30澆口板

22、厚度203.2.2 模具閉合高度校核根據(jù)注射機的參數(shù)， 而根據(jù)所選標準模架組合尺寸所得，對于手機上殼而言：h=25+70+40+40+25=200mmh因此，滿足要求。對于手機下殼： h=25+60+35+35+35+20+25=235mmh根據(jù)節(jié)根據(jù)v、s及塑件的尺寸選擇臥式注射機，其型號為xs-z-500，主要參數(shù)如下： 表4.2.2 xs-z-500注射機參數(shù)螺桿直徑/mm65注射容量/cm3 500注射壓力/mpa104鎖模力/kn3500最大注射面積cm2 1000模具厚度/mm最大450最小200模板行程/mm700噴嘴球半徑/mm18孔直徑/mm7.5定位孔直徑/mm頂出孔徑/m

23、m24.5孔距/mm530結(jié)論70多天的畢業(yè)設(shè)計就快要結(jié)束了，在這段時間里，我覺得我的專業(yè)知識、查找資料和獨立思考的能力有了一定的提高，也從中學會了遇到困難時應(yīng)當如何去解決，這對我走進社會從事工作有著重要的影響。現(xiàn)在就本次畢業(yè)設(shè)計談?wù)勎业捏w會：首次，我學會拿到任務(wù)時應(yīng)當如何去解決。當拿到自己畢業(yè)設(shè)計的題目時，心里一片茫然，不知如何入手。后來翻閱很多有關(guān)的專業(yè)書籍，如：塑料模具設(shè)計手冊、塑料成型工藝及模具簡明手冊、實用塑料注射模設(shè)計與制造等等。也在這個的設(shè)計過程是學會了如何針對設(shè)計任務(wù)進行查找資料和獨立思考。專業(yè)知識也有了一定的提高。在畫圖的和開模的過程中，一定程度上掌握了pro/e和autocad這兩個軟件的應(yīng)用。在設(shè)計過程中，也存在一些客觀的不足，沒有實踐的條件，不能根據(jù)實際的情況來進行設(shè)計，只能對其結(jié)構(gòu)進行想像，這樣做出來的，難免存在缺點和不足，希望老師加以指點和批評。參考文獻1 陳萬林.實用塑料注射模設(shè)計與制造m.北京. 機械工業(yè)出版社.2000：63-67. 2 徐佩弦編著.塑料制品與模具設(shè)計m.北京：中國輕工業(yè)出版社.2001：125-127.3 黃銳主編，曾邦祿副主編.塑料成型工藝學（第二版）m.北京. 中國輕工業(yè)出版社.2005:432-433.4 張克