塑料制件注塑模具設(shè)計(jì)方案

1、 學(xué)校代碼： 學(xué) 號： 本科科研訓(xùn)練論文（設(shè)計(jì)題目： 塑料制件注塑模具設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué) 院：系 別：專 業(yè)：班 級：指導(dǎo)教師： 二 一年 十一月目 錄緒 論1第一章 塑料及其分類21.1塑料的簡介21.2 塑料的分類2第二章 塑料成型方法32.1塑料成型方法介紹32.2注射成型工藝過程4第三章 成型模具介紹53.1注射成型模具基本結(jié)構(gòu)53.2注射成型模具分類5第四章 PVC管架注塑模具設(shè)計(jì)方案64.1設(shè)計(jì)原始材料64.2注射機(jī)的選擇64.3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7結(jié) 論10參考文獻(xiàn)11緒 論高分子材料科學(xué)是現(xiàn)代自然科學(xué)的結(jié)晶，是物質(zhì)科學(xué)中的新科學(xué)和增長點(diǎn)。高分子材料科學(xué)的問世改變了20世紀(jì)的物質(zhì)文明，推

2、動了人類的進(jìn)步。高分子材料已在人們的衣食住行和國防建設(shè)、生態(tài)環(huán)境等眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，并為新世紀(jì)的物質(zhì)文明譜寫著更豐富的篇章。高分子材料通常包括塑料、合成橡膠和合成纖維。作為高分子材料之一的塑料，由于原料豐富，制造方便、加工容易、質(zhì)地優(yōu)良、輕巧耐用、用途廣泛和投資效益顯著，目前世界上的體積產(chǎn)量已經(jīng)趕上和超越了鋼鐵，成為人類使用的主要材料。世界各國都非常重視塑料工業(yè)的發(fā)展，其低成本、高效益為制造業(yè)帶來了巨大的財(cái)富。中國改革開放后的經(jīng)濟(jì)高速增長也包含了突飛猛進(jìn)的塑料工業(yè)的巨大貢獻(xiàn)。塑料工業(yè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，是集原材料、加工工藝、制造設(shè)備和成型模具等一系列科技產(chǎn)業(yè)為一體的高科技產(chǎn)業(yè)。目前，中國的

3、塑料工業(yè)的總體水平與其他先進(jìn)國家相比還有一定差距，還需要大力推進(jìn)這門新興學(xué)科及其產(chǎn)業(yè)的科技進(jìn)步和基礎(chǔ)建設(shè)，重視開展相應(yīng)的基礎(chǔ)性研究和應(yīng)用研究，并進(jìn)一步加強(qiáng)對塑料工業(yè)急需的專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)。第一章 塑料及其分類1.1塑料的簡介塑料是以高分子聚合物為主要成分，并在加工為制品的某階段可流動成型的材料。所謂高分子聚合物，是指有成千上萬結(jié)構(gòu)相同的小分子單體通過加聚或縮聚反應(yīng)形成的長鏈大分子。它既存在于大自然中（稱為天然樹脂），又能夠用化學(xué)方法人工制取（稱為合成樹脂）。合成樹脂是塑料的主體，在合成樹脂中加入某些添加劑，如穩(wěn)定劑、填料、增塑劑、潤滑劑、著色劑等，可以得到各種性能的塑料品種。由于添加劑所占比

4、例較小，塑料的性能主要取決于合成樹脂的性能。1.2 塑料的分類一、按使用特性分類（1）通用塑料。一般是指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價(jià)格便宜的塑料。通用塑料有五大品種，即聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯青丁二烯苯乙烯共聚合物（ABS）。（2）工程塑料。一般指能承受一定外力作用，具有良好的機(jī)械性能和耐高、低溫性能，尺寸穩(wěn)定性較好，可以用作工程結(jié)構(gòu)的塑料，如聚酰胺、聚砜等。 （3）特種塑料。一般是指具有特種功能，可用于航空、航天等特殊應(yīng)用領(lǐng)域的塑料。二、按理化特性分類（1）熱塑性塑料。熱塑性塑料是指加熱后會熔化，可流動至模具冷卻后成型，再加熱后又會熔化的塑料

5、。（2）熱固性塑料。熱固性塑料是指在受熱或其他條件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料。 第二章 塑料成型方法2.1塑料成型方法介紹塑料的成型加工是指由合成樹脂制造廠制造的聚合物制成最終塑料制品的過程。1吸塑。 用吸塑機(jī)將片材加熱到一定溫度后，通過真空泵產(chǎn)生負(fù)壓將塑料片材吸附到模型表面上，經(jīng)冷卻定型而轉(zhuǎn)變成不同形狀的泡罩或泡殼。 2壓塑 。壓塑也稱模壓成型或壓制成型，壓塑主要用于酚醛樹脂、脲醛樹脂、不飽和聚酯樹脂等熱固性塑料的成型。 3擠塑。 擠塑又稱擠出成型，是使用擠塑機(jī)（擠出機(jī)）將加熱的樹脂連續(xù)通過模具，擠出所需形狀的制品的方法。擠塑有時(shí)也有于熱固性塑料的成型，并可用于泡沫塑料的成型。擠塑的

6、優(yōu)點(diǎn)是可擠出各種形狀的制品，生產(chǎn)效率高，可自動化、連續(xù)化生產(chǎn)；缺點(diǎn)是熱固性塑料不能廣泛采用此法加工，制品尺寸容易產(chǎn)生偏差。 4注塑。 注塑又稱注射成型。注塑是使用注塑機(jī)（或稱注射機(jī)）將熱塑性塑料熔體在高壓下注入到模具內(nèi)經(jīng)冷卻、固化獲得產(chǎn)品的方法。注塑也能用于熱固性塑料及泡沫塑料的成型。注塑的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)速度快、效率高，操作可自動化，能成型形狀復(fù)雜的零件，特別適合大量生產(chǎn)。缺點(diǎn)是設(shè)備及模具成本高，注塑機(jī)清理較困難等。 5吹塑 。吹塑又稱中空吹塑或中空成型。吹塑是借助壓縮空氣的壓力使閉合在模具中的熱的樹脂型坯吹脹為空心制品的一種方法，吹塑包括吹塑薄膜及吹塑中空制品兩種方法。用吹塑法可生產(chǎn)薄膜制品、各

7、種瓶、桶、壺類容器及兒童玩具等。 6壓延 。壓延是將樹脂合各種添加劑經(jīng)預(yù)期處理（捏合、過濾等）后通過壓延機(jī)的兩個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)向相反的壓延輥的間隙加工成薄膜或片材，隨后從壓延機(jī)輥筒上剝離下來， 再經(jīng)冷卻定型的一種成型方法。壓延是主要用于聚氯乙烯樹脂的成型方法，能制造薄膜、片材、板材、人造革、地板磚等制品。 7發(fā)泡成型。 發(fā)泡材料（PVC,PE和PS等）中加入適當(dāng)?shù)陌l(fā)泡劑，使塑料產(chǎn)生微孔結(jié)構(gòu)的過程。幾乎所有的熱固性和熱塑性塑料都能制成泡沫塑料。按泡孔結(jié)構(gòu)分為開孔泡沫塑料（覺大多數(shù)氣孔互相連通）和閉孔泡沫塑料（絕大多數(shù)氣孔是互相分隔的），這主要是由制造方法（分為化學(xué)發(fā)泡，物理發(fā)泡和機(jī)械發(fā)泡）決定的。2.

8、2注射成型工藝過程一 生產(chǎn)前的準(zhǔn)備工作 為了使注射成型生產(chǎn)順利進(jìn)行和保證塑件質(zhì)量，生產(chǎn)前需要進(jìn)行原料預(yù)處理、清洗料筒、預(yù)熱嵌件和選擇脫模劑等一系列準(zhǔn)備工作。二 塑化計(jì)量 成型物料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱壓實(shí)以及混合等作用以后，由松散的粉狀或粒狀固體轉(zhuǎn)變成連續(xù)的均化熔體的過程叫塑化。計(jì)量是指能夠保證注塑機(jī)通過柱塞或螺桿，將均化好的熔體定溫，定壓，定量的輸出機(jī)筒所進(jìn)行的動作，這些動作均需注射機(jī)控制柱塞或螺桿在塑化過程中完成。三 合模注射 柱塞或螺桿從機(jī)筒內(nèi)的計(jì)量位置開始，通過注射油缸和活塞施加高壓，將塑化好的熔體經(jīng)過機(jī)筒前端的噴嘴和模具中的澆注系統(tǒng)快速注入封閉模腔的過程稱為注射充模。四 冷卻定型 冷

9、卻定型從澆口凍結(jié)時(shí)間開始，到制品脫模為止，是注射成型的最后階段，在此階段中需要注意的問題有模腔壓力、制件密度、熔體在模內(nèi)的冷卻情況以及脫模條件等。五 塑件的后處理 由于塑化不均勻或塑料在型腔內(nèi)的結(jié)晶、取向、冷卻及金屬嵌件的影響等原因，塑件內(nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應(yīng)力，從而導(dǎo)致塑件在使用過程中產(chǎn)生變形或開裂。為了解決這些問題，可對塑件進(jìn)行一些適當(dāng)?shù)暮筇幚?。常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。（1）退火處理。退火處理是將塑件放在定溫的加熱介質(zhì)（如熱水、熱空氣或液體石蠟等）中保溫一段時(shí)間，然后緩慢冷卻至室溫，從而消除塑件內(nèi)應(yīng)力的過程。（2）調(diào)濕處理。調(diào)濕處理是將剛脫模的塑件放入熱水中，以隔絕空氣、防止

10、塑件氧加快吸濕平衡的一種后處理方法。第三章 成型模具介紹3.1注射成型模具基本結(jié)構(gòu)一、 根據(jù)各部分起作用不同分類:一 澆注系統(tǒng)：將塑料由注射機(jī)噴嘴引向型腔的通道稱澆注系統(tǒng)，其由主流道，分流道，內(nèi)澆口，冷料穴等結(jié)構(gòu)組成，由零件的澆注套，拉料桿等組成。二 成型零件：是直接構(gòu)成塑料件形狀及尺寸的各種零件，由型芯（成型塑件內(nèi)部形狀），型腔（成型塑料外部形狀），成型桿，鑲塊等構(gòu)成。三 結(jié)構(gòu)零件：構(gòu)成零件結(jié)構(gòu)的各種零件，在模具中起安裝，導(dǎo)向，機(jī)構(gòu)動作及調(diào)溫等作用。四導(dǎo)向零件：為了確保動模與定模合模時(shí)能準(zhǔn)確對中，如導(dǎo)柱，導(dǎo)套 。五側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)：有些帶有側(cè)凹或側(cè)孔的塑件，被推出以前必須先進(jìn)行側(cè)向分型抽芯，

11、抽出側(cè)向型芯后方能順利脫模，此時(shí)需要在模具中設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。六推出機(jī)構(gòu)：在開模過程中，需要有推出機(jī)構(gòu)將塑件及其在流道內(nèi)的凝料推出或拉出。一般由推桿、推出固定板、推板及主流道內(nèi)的拉料桿組成。七排氣槽：用以將成型過程中的氣體充分排除。常用的辦法是在分型面處開設(shè)排氣溝槽。二 、根據(jù)其運(yùn)動特點(diǎn)均可分為兩大部分：定模部分：一部份留于模具機(jī)座的定模板上；動模部分：隨注射機(jī)動模板運(yùn)動的部分定模部分與動模部分閉合則可形成型腔與澆注系統(tǒng)3.2注射成型模具分類一、按注射機(jī)類型分：立式注射機(jī)，臥式注射機(jī)，直角式注射機(jī)上用的模具二、 按注射模具的總體結(jié)構(gòu)特征分：1、 單分型面模 分流道位于分型面上，需切除流道凝

12、料。2、 點(diǎn)澆口脫出模具（三板式模具）3、 帶橫向軸芯的分型模具4、 自動卸螺紋注射成型模具第四章 PVC管架注塑模具設(shè)計(jì)方案4.1設(shè)計(jì)原始材料PVC管架的形狀及尺寸，圖一。材料：聚氯乙烯（PVC）。1 材料聚氯乙烯（PVC）簡介聚氯乙烯是一種無毒、無臭的白色粉末。它的化學(xué)穩(wěn)定性很高，具有良好的可塑性。除少數(shù)有機(jī)溶劑外，常溫下可耐任何濃度的鹽酸、90%以下的硫酸、5060%的硝酸及20%以下的燒堿，對于鹽類亦相當(dāng)穩(wěn)定；PVC的熱穩(wěn)定性和耐光性較差，在140以上即可開始分解并放出氯化氫(HCl)氣體，致使PVC變色。PVC的電絕緣性優(yōu)良，一般不會燃燒，在火焰上能燃燒并放出HCl，但離開火焰即自熄

13、，是一種“自熄性”、“難燃性”物質(zhì)。基于上述特點(diǎn)，PVC主要用于生產(chǎn)型材、異型材、管材管件、板材、片材、電纜護(hù)套、硬質(zhì)或軟質(zhì)管、輸血器材和薄膜等領(lǐng)域。2 估算制件體積V=（12*14*2.5-*42*2.5）*2+(11.72-102)*18+*26*0.5*14*1.8 =3702.5mm33 PVC密度= 1.4g/cm34 制件質(zhì)量m=V=1.4*3.702g=5.18g5 最大投影面積S=14*50mm2=700 mm24.2注射機(jī)的選擇型號： XS-ZY-125參數(shù)： 螺桿（柱塞）直徑/mm 2注射容量/(cm3或g) 125注射壓力/105Pa 1190鎖模力/10kN 90最大注

14、射面積/cm2 320模具厚度/mm 最大 300 最小 200模板行程/mm 300噴嘴 球半徑/mm 12 孔直徑/mm 44.3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1確定型腔數(shù)目n 確定型腔數(shù)目的方法有：根據(jù)鎖模力、根據(jù)最大注射量、根據(jù)制品精度要求、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性等，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況決定采用哪一種方法，并綜合考慮確定型腔數(shù)目。按照所用注射機(jī)的最大注射量V(cm3)初定型腔數(shù)目n；n=KVP-V2/V1=（0.8*125-10）/5.18=17.3所以初定型腔數(shù)目為162 確定分型面 雖然在制品設(shè)計(jì)階段分型面已經(jīng)考慮或者選定，在模具設(shè)計(jì)階段仍應(yīng)再次校核，從模具結(jié)構(gòu)及成型工藝的角度判斷分型面的選擇是否合理。即采用

15、但分型面注射模還是采用雙分型面注射模。比較可知但分型面是注射模具中最簡單的一種，應(yīng)優(yōu)先采用。3 確定型腔的位置 型腔的布置實(shí)際上是模具結(jié)構(gòu)總體方案的規(guī)劃和確定。因?yàn)橐坏┬颓徊贾猛戤?，澆注系統(tǒng)的走向和類型便已確定。冷卻系統(tǒng)和推出機(jī)構(gòu)在布置型腔時(shí)也必須給予從分的注意，若冷卻管道布置與推桿孔、螺栓孔發(fā)生沖突時(shí)要在型腔布置中進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)型腔、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、推出機(jī)構(gòu)的初步位置決定后，模板的外形尺寸基本上就已確定，從而可以選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)模架。在多模型腔中，分流道的布置有平衡式和非平衡式兩類，在制件形狀和性能要求不十分嚴(yán)格的情況下，模具加工的難易程度就成了模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所考慮的主要因素，本設(shè)計(jì)采用非平衡

16、式布置。型腔數(shù)目及排布，圖二。4 確定澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)的平衡及澆口位置和尺寸是澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。澆注系統(tǒng)往往決定了模具的類型，如采用側(cè)澆口，一般選用單分型面的兩板式模即可，如采用點(diǎn)澆口，往往就得選用雙分型面的三板式模具，以便分別脫出流道凝料和塑料制品。澆注系統(tǒng)，圖三。主流道形狀及其與注射機(jī)噴嘴的配合關(guān)系，圖四。5 確定脫模方式在確定脫模方式時(shí)首先要確定制品和流道凝料留在模具的哪一側(cè)，必要時(shí)要設(shè)計(jì)強(qiáng)迫滯留的結(jié)構(gòu)，然后再決定是采用推桿式還是推件板結(jié)構(gòu)。特別要注意確定側(cè)凹制品的脫模方式，因?yàn)楫?dāng)決定采用側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)時(shí)，模板的尺寸就得加大，在型腔配置時(shí)要留出側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)的位置。由于采用的是單分型面注射模，

17、所以開模后必須保證制件和凝料滯留在模具的動模側(cè)。另外，該制件屬于薄壁殼體類，應(yīng)優(yōu)先采用推件板脫膜結(jié)構(gòu)。6 冷卻水道和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的布置（1）冷卻水道 為了簡化模具加工，將冷卻水道設(shè)計(jì)成直通的，分別開設(shè)在凹模固定板和凸模固定板上，冷卻水道、推桿和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的分布位置不得相互干涉，更不能影響模具的剛度和強(qiáng)度。（2）導(dǎo)向結(jié)構(gòu)a)合模導(dǎo)向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（a）導(dǎo)柱：導(dǎo)柱一般有帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱兩種形式，優(yōu)先選用帶頭導(dǎo)柱。（b）導(dǎo)套:導(dǎo)套有直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套兩種形式。（c）導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合。（d）導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合精度。（e）導(dǎo)柱數(shù)量：采用2件。b)推出導(dǎo)向結(jié)構(gòu)7 確定凹模和凸模的結(jié)構(gòu)及固定方式（1）凹模：凹模采用整體嵌

18、入式，這樣不但省去了凹模墊板，也有利于開設(shè)分流道。凹模的固定，除采用靜配合外，還采用螺釘?shù)撞抗潭?，防止凹模鑲塊松動脫落或凹模轉(zhuǎn)動。（2）凸模：凸模采用固定板固定。8 確定排氣方式由于型腔較淺，制件形狀簡單對稱，注射成型時(shí)產(chǎn)生的氣體，可以通過分型面和各零件的配合間隙排出，故不需要單獨(dú)設(shè)置排氣裝置。 結(jié) 論此次設(shè)計(jì)是對PVC管架的初步設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)的工藝計(jì)算，包括對注塑機(jī)型號的選擇、型腔數(shù)目及排布的計(jì)算；成型零件工作部分尺寸計(jì)算；澆注系統(tǒng)流道尺寸計(jì)算等。還需進(jìn)行校核模具與注射劑有關(guān)的尺寸，包括注射量校核、鎖模力校核、注射壓力校核、模具安裝尺寸校核等。并要進(jìn)行模具尺寸的具體計(jì)算和模具圖的繪制。在設(shè)計(jì)完成后還需進(jìn)行試模，對注射機(jī)運(yùn)作參數(shù)，及模具進(jìn)行修正，直至制件合格，最終投產(chǎn)。在模具設(shè)計(jì)及制造過程中，注射模具的發(fā)展受到兩方面的制約：一方面是模具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，另一方面是注射成型的工藝條件。前者影響模具的加工制造水平，后者影響模具的使用性能。從模具功能角度講，本文完成了對塑件形狀及尺寸、澆注系統(tǒng)、成型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不是很理想，受