塑料水杯的注塑成型工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)塑料水杯的注塑成型工藝設(shè)計(jì)學(xué) 院： 河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院專 業(yè)： 高分子材料加工技術(shù) 姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：年 月河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)對(duì)塑料水杯的注射成型工藝設(shè)計(jì)的整個(gè)生產(chǎn)過程做了較為詳盡的分析，對(duì)塑料總的性能做了一些概述，選取了PC樹脂，對(duì)PC樹脂做了性能分析、注塑成型工藝的分析。文章分6個(gè)章節(jié)以簡(jiǎn)明的文字與圖形、表格數(shù)據(jù)，系統(tǒng)地介紹注塑生產(chǎn)流程各相關(guān)知識(shí)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)。得出完整的理論設(shè)計(jì)結(jié)果,為今后工程設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。較好地聯(lián)系實(shí)際生產(chǎn)，對(duì)從事注塑生產(chǎn)與模具設(shè)計(jì)的人員有一定的參考作用。最后第7章對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程做了總結(jié)。關(guān)鍵詞：塑料，水杯，PC，注塑成

2、型，模具。- 2 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要 .2第 1 章 塑料及其性能 .51.1 塑料概述 .51.1.1 塑料的組成 .51.1.2 塑料的性能特點(diǎn) .51.1.3 塑料的性能特點(diǎn) .61.2 熱塑性塑料的模塑特性 .71.2.1 流動(dòng)性 .71.2.1.1 流動(dòng)性的定義與表示 .71.2.1.2 流動(dòng)性的影響后果及因素 .71.2.1.3 影響塑料流動(dòng)充型能力的因素 .71.2.2 成型收縮性 .81.2.3 結(jié)晶性 . 10第 2 章 塑料注塑制品的選材與造型 . 102.1 選擇PC樹脂 . 102.1.1 樹脂選擇的一般原則 . 102.1.2 樹脂選用的參考.

3、112.1.3 選擇PC樹脂 . 112.1.4 PC樹脂的收縮率 . 122.2 塑件造型設(shè)計(jì) . 132.3 塑件厚度 . 142.4 塑件尺寸精度和表面粗糙度 . 152.5 脫模斜度 . 16第 3 章 PC塑料的注塑成型工藝 . 163.1 原料塑化注塑溫度 . 163.1.1 原料塑化注射溫度 . 163.1.2 塑料熔體注射壓力 . 173.1.3 成型模具溫度 . 17- 3 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)3.2 制品成型脫模后的處理 . 173.3 聚碳酸酯的注射成型工藝參數(shù) . 18第 4 章 模具的選擇 . 184.1 型腔數(shù)目的確定 . 184.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4、 . 194.2.1 主流道的設(shè)計(jì) . 194.2.2 澆口的設(shè)計(jì) . 194.3 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) . 204.4 頂出機(jī)構(gòu) . 204.4.1 推出脫模機(jī)構(gòu) . 204.5 模架的選擇 . 21第 5 章 注射成型設(shè)備的選擇 . 225.1 注射機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)及選用校核 . 225.2 注射機(jī)的選擇 . 26第 6 章 注塑制品的質(zhì)量檢驗(yàn) . 27第 7 章 總結(jié) . 30參考文獻(xiàn) . 30- 4 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)第 1 章 塑料及其性能1.1 塑料概述塑料是指以樹脂為主要成分，添加有利于制品成型與使用的若干助劑，按一定比例配制而成的、在一定工藝及工裝條件下可模塑成

5、型的有機(jī)高分子材料。1.1.1 塑料的組成（1）樹脂樹脂分天然樹脂（如松香、纖維、蟲膠、瀝青等）和合成樹脂，塑料中的樹脂一般都是合成樹脂。絕大多數(shù)樹脂需按一定比例（40%）與助劑混煉配制成塑料，以利于成型和使用。塑料中樹脂的作用就是將塑料各組分加以粘合，賦予塑料可模塑性，并決定塑料的類型和性能。（2）助劑為改良塑料的使用性能與成型性能而在塑料中添加各種助劑。就助劑而言，要求其與樹脂及其他助劑的相容性好、自身穩(wěn)定性高、能充分滿足制品的成型與使用要求。塑料中常添加的助劑種類如填料、增塑劑、增強(qiáng)劑、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑、著色劑、阻燃劑等。1.1.2 塑料的性能特點(diǎn)塑料的品種多，其性能

6、特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面。優(yōu)良的成型加工性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、密度低及其同比強(qiáng)度高、電器絕緣性能好、減摩與耐磨性好、自潤滑、減振隔音性好、氣液阻隔性能好、塑料的價(jià)格便宜、著色性好、色澤鮮艷、絕熱性能好、可電鍍、可焊接與粘接、光學(xué)性能好、改性能力強(qiáng)。塑料的主要缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度、剛度和耐熱性較低，尤其是高溫?zé)釓?qiáng)性 - 5 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)低，能在200以上連續(xù)工作的塑料品種少。散熱性差、熱成型收縮大、制品尺寸不穩(wěn)定、尺寸精度不高、大多易燃、易老化、不易自行降解等。1.1.3 塑料的性能特點(diǎn)（1）按樹脂在成型過程中分子結(jié)構(gòu)的變化分熱塑性塑料 熱塑性塑料中的樹脂分子在塑化成型前后均呈純

7、線型或帶支鏈的線型鏈狀結(jié)構(gòu)，其可反復(fù)加熱塑化熔融與冷凝化成型。熱固性塑料 熱固性塑料中樹脂分子在塑化成型前為線型鏈狀結(jié)構(gòu)，在固化成型后便已交聯(lián)成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；因體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物分子不具備熔融塑化的能力，故熱固性塑料在模塑成型后將不再具備可模塑性。（2）按樹脂分子冷凝過程中的排列狀態(tài)分結(jié)晶性塑料 如PE、PP、PET、POM、PA等。非結(jié)晶性塑料 如PS、PC、PSU、PMMA、PVC等。（3）按塑料的用途分通用塑料 指產(chǎn)量大、成型性好、價(jià)格低、用途廣的一類塑料，其常用來制作受力不大的制品。主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料與氨基塑料等六大品種在內(nèi)的塑料，其產(chǎn)量約占塑料總產(chǎn)

8、量的75%以上。工程塑料 指在較寬溫度范圍內(nèi)仍能保持優(yōu)良的力學(xué)性能和良好的尺寸穩(wěn)定性，能在一定程度上替代金屬作為工程結(jié)構(gòu)材料使用的一類塑料。其中通用工程塑料一般指產(chǎn)量大、價(jià)格相對(duì)便宜的工程塑料：PA 、PC、POM、ABS、PPO、PBT及其改性品種；特種工程塑料一般指產(chǎn)量小、價(jià)格高、耐溫高的工程材料：PSU、PI、PPS、PES、PTFE、PAR、PEEK、PEI和耐熱環(huán)氧樹脂等。功能塑料 是指具有特種功能而應(yīng)用于特殊領(lǐng)域的一類塑料。如生物塑料、光敏塑料、導(dǎo)磁塑料、高耐熱塑料、高頻絕緣塑料、壓電塑料、光學(xué)聚焦塑料等。- 6 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)1.2 熱塑性塑料的模塑特性塑料

9、的模塑特性是指塑料在模塑成型過程中呈現(xiàn)出的物理、化學(xué)、熱力學(xué)狀態(tài)及其變化的現(xiàn)象。塑料的可模塑性主要取決于塑料的流動(dòng)性、熱性能、物理性能、化學(xué)及力學(xué)性能等。1.2.1 流動(dòng)性1.2.1.1 流動(dòng)性的定義與表示塑料的流動(dòng)性是指塑料在一定工藝與工裝條件下的流動(dòng)充模能力。 熱塑性塑料的流動(dòng)性通常采用熔體指數(shù)來表示。熔體指數(shù)是指在一定的溫度和壓力下，熔融塑料在10min內(nèi)從標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管（其出料孔直徑為2.09mm）流出的質(zhì)量，單位為g/10min。熔體指數(shù)越大，流動(dòng)性越好。1.2.1.2 流動(dòng)性的影響后果及因素流動(dòng)性高，易導(dǎo)致溢料、流涎、填充不實(shí)、塑件組織疏松、樹脂與填料易分頭聚積而形成銀絲、易粘模而使脫

10、模和清理困難等。流動(dòng)性偏低，則易導(dǎo)致填充不足，缺料，成型壓力大，成型周期長，不易成型。1.2.1.3 影響塑料流動(dòng)充型能力的因素（1）塑料的品種樹脂分子的規(guī)整性越差、分子量越大、分子量分布越寬，則其表觀黏度越大，流動(dòng)性越低；加入填料會(huì)降低樹脂的流動(dòng)性；加入增塑劑、潤滑劑會(huì)顯著地提高塑料的流動(dòng)性。一般將熱塑性塑料的流動(dòng)性歸類為：流動(dòng)性好的尼龍、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、醋酸纖維素等；流動(dòng)性較好的改性聚苯乙烯、ABS、AS、有機(jī)玻璃、聚甲醛等；流動(dòng)性差的聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯 - 7 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)醚、聚砜、氟塑料等。（2）成型工藝熔體溫度越高，則塑料熔體的表觀黏度越低，

11、流動(dòng)性越好。但不同塑料的表觀黏度對(duì)溫度變化的敏感性不一樣；剛性塑料（如HIPS、PS、PA、PC、PMMA、CA、增強(qiáng)或改性PP等）的表觀黏度受溫度變化的影響大，其流動(dòng)性隨料溫的升高而顯著地增加；而柔性分子（PE、PP、PVC等）的流動(dòng)性受溫度影響不大。注射壓力增大，熔體所受的剪切作用增強(qiáng)，遵循切力變稀規(guī)律而體現(xiàn)出流動(dòng)性增大。柔性塑料（如LDPE、PP、PVC等）的流動(dòng)性對(duì)壓力變化敏感。在工程應(yīng)用中，應(yīng)具體分析塑料中聚合物分子的流動(dòng)性對(duì)壓力、溫度的敏感性，分析樹脂的降級(jí)傾向性，來決定采取合適的工藝措施以提高熔體的流動(dòng)充型能力。（3）模具結(jié)構(gòu)各段流道、型腔的幾何形狀、尺寸及其表壁的粗糙度、排氣系

12、統(tǒng)的設(shè)計(jì)、溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等模具結(jié)構(gòu)因素，都將對(duì)熔體充型帶來影響。凡是促使熔體溫度降低、流動(dòng)阻力增加的因素，都會(huì)使流動(dòng)性降低。1.2.2 成型收縮性塑料的成型收縮是指塑件在模具中固化成型并脫模冷卻到室溫的過程中，其尺寸與體積發(fā)生縮小的現(xiàn)象。（1）塑料成型收縮的形式塑料材料的熱收縮。塑件脫模后的彈性恢復(fù)。結(jié)晶收縮 塑料因結(jié)晶、比容減小而引起的體積收縮，稱為結(jié)晶收縮。結(jié)晶收縮值遠(yuǎn)比熱收縮大，結(jié)晶度越高，結(jié)晶收縮越大。方向性收縮 因成型過程中的取向作用而導(dǎo)致沿料流方向收縮大，與料流垂直方向的收縮小，取向越強(qiáng)，差別越大。另外，成型時(shí)塑件各部位密度與添加劑分布不均，也會(huì)導(dǎo)致成型收縮不均。后收縮 成型后

13、因塑件內(nèi)應(yīng)力的自然時(shí)效松弛而導(dǎo)致的再收縮，稱 - 8 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)為后收縮。塑件在脫模后的10h內(nèi)形狀尺寸變化最大，24h后才基本定形，最終定形還需要幾十天。通常熱塑性塑料的后收縮比熱固性塑料的大。后處理收縮 對(duì)成型后的塑件進(jìn)行后處理（如退火和調(diào)濕處理）以盡快穩(wěn)定塑件的質(zhì)量，在此過程中所發(fā)生的收縮，稱為后處理收縮。（2）影響塑料成型收縮的因素塑料特性 塑料收縮率隨品種不同而不同。結(jié)晶型塑料的收縮率普遍較非結(jié)晶型塑料的收縮率高，但當(dāng)結(jié)晶型塑料中加入成核劑后收縮率變小。相對(duì)分子質(zhì)量小、相對(duì)分子質(zhì)量分布窄的塑料收縮率小。塑料中樹脂的含量越多，則收縮率越大；加入填充劑特別是經(jīng)玻

14、璃纖維強(qiáng)的塑料，收縮率降低，但玻璃纖維增強(qiáng)塑料收縮的方向性突出。塑件結(jié)構(gòu) 塑件的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、嵌件越多且分布越對(duì)稱、塑件壁厚越大，塑件的成型收縮越高；但應(yīng)注意：POM、ABS、PC等塑料的收縮率受塑件壁厚的影響較小，而HPVC的收縮率隨壁厚增加而減少；塑件上與料流方向一致的尺寸部位收縮率高。模具結(jié)構(gòu) 模具結(jié)構(gòu)會(huì)直接影響熔體在型腔內(nèi)的流動(dòng)、熔體密度分布以及保壓補(bǔ)縮等工藝狀態(tài)，從而對(duì)塑料收縮率產(chǎn)生影響。特別是澆口，澆口截面尺寸越大、截面越厚，越有利于增大型腔壓力、延長保壓時(shí)間提高保壓效果，從而降低收縮率。成型工藝 成型壓力提高，制品密實(shí)，收縮率減??；保壓壓力越高、保壓時(shí)間越長，收縮率越小，但收縮的方

15、向性越突出。熔體溫度升高，一方面會(huì)增大塑料的熱收縮；另一方面，料溫升高會(huì)使熔體黏度降低、型腔壓力增大，保壓時(shí)間延長而補(bǔ)縮效果加強(qiáng)，從而收縮率降低。通常，剪切速率受溫度影響較大的塑料（如ABS、LCP、PE、PP、PEK、PEEK、LCP、PS、PSU等），料溫升高，其成型收縮率增大；剪切速率受溫度影響較大的塑料（如PA、PBT、PES、PET、PMMA、POM、PPO、PPS、PVC、SAN等）料溫升高，其成型收縮率降低。模溫越高，冷卻越慢，成型收縮率越大；結(jié)晶型塑料的結(jié)晶度隨模溫升高而增大，其收縮率增大更明顯。模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮上述因素對(duì)塑料收縮率的影響，合理選擇其大小及分布。- 9 -

16、河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)1.2.3 結(jié)晶性（1）結(jié)晶與結(jié)晶度樹脂在冷凝定型過程有規(guī)則的晶態(tài)排列，稱為結(jié)晶；結(jié)晶型聚合物中晶區(qū)所占的體積或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，稱為結(jié)晶度。結(jié)晶型塑料的品種不同，結(jié)晶能力有強(qiáng)有弱、結(jié)晶溫度有高有低、結(jié)晶溫度區(qū)間又寬又窄、結(jié)晶度有高有低；其次，其實(shí)際結(jié)晶度的高低還受成型工藝條件，特別是溫度，冷卻速度和冷卻時(shí)間的制約。典型的結(jié)晶性塑料如PE、PP、PET、POM、PA等，一般呈不透明或半透明狀態(tài)；典型的非結(jié)晶性塑料如PS、PC、PSU、PMMA、PVC等，其透明度通常較高。但也有特殊情況，如聚4-甲基戊烯為結(jié)晶型塑料，卻有高透明性。有些塑料如ABS是由非結(jié)晶性和結(jié)晶性

17、塑料混合而成，其總體上體現(xiàn)為非結(jié)晶性塑料，但卻不透明。（2）結(jié)晶及結(jié)晶度高低對(duì)塑件性能、質(zhì)量的影響結(jié)晶型塑料抵抗外界作用的能力優(yōu)于非結(jié)晶性塑料，結(jié)晶塑料的結(jié)晶度越高，抵抗外界作用的能力越強(qiáng)。其體現(xiàn)在：塑料的密度、強(qiáng)度、剛度、硬度、熔點(diǎn)、耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性、抗光透性等增強(qiáng)；彈性、韌性、斷裂伸長性、透明性降低。另外，結(jié)晶型塑料的結(jié)晶越高，成型收縮越大。結(jié)晶和結(jié)晶度不均，將導(dǎo)致材料呈現(xiàn)各向異性、成型收縮大且收縮不均、內(nèi)應(yīng)力高，制品易出現(xiàn)縮孔、氣穴、翹曲變形及應(yīng)力開裂等缺陷。第 2 章 塑料注塑制品的選材與造型2.1 選擇PC樹脂2.1.1 樹脂選擇的一般原則（1）詳細(xì)了解塑料制品的使用特征分析塑料

18、制品的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、結(jié)構(gòu)尺寸的大小及用戶對(duì)制品尺寸穩(wěn)定性的要求、壁厚大小、工作環(huán)境與載荷性質(zhì)，從確保制品壽命及有效工 - 10 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)作的角度，提出對(duì)制品所用樹脂在力學(xué)、電氣、化學(xué)、熱力學(xué)、光學(xué)、著色等方面的性能要求，尤其是耐特殊工作環(huán)境的性能要求。（2）歸納、比較并選擇合適的樹脂品種根據(jù)樹脂的性能，首先從滿足制品使用要求的角度，列出可供選擇的樹脂品種清單；其次從材料成型及功能改性的角度，從所列樹脂清單中挑選出成型加工工藝性好、功能改性強(qiáng)、成型質(zhì)量高的樹脂品種；最后從資源優(yōu)勢(shì)、廢料再生及成本價(jià)格上考慮，選用其中價(jià)格低廉、能就近取材、利于環(huán)保的樹脂。2.1.2 樹脂

19、選用的參考塑料材料選用時(shí)的一些參考如下表：2.1.3 選擇PC樹脂本次設(shè)計(jì)的水杯選擇了中高檔的彩色透明水杯款式。參考了相關(guān)資料最后選擇了PC樹脂。PC是塑料水杯的常用材料，密度為1.2g/cm3，本色微黃，而加點(diǎn)淡藍(lán)色后，得到無色透明塑件，可見光的透光率接近90%。它韌而剛，抗沖擊性在熱塑性塑料中名列前茅。成型零件可達(dá)到很好的尺寸精度并在很寬的溫度變化范圍內(nèi)保持其尺寸的穩(wěn)定性。成型收縮率恒定為0.5%0.8%?？谷渥?、耐磨、耐熱、耐寒。脆化溫度在-100以下，長期工作溫度達(dá)120. - 11 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)聚碳酸酯吸水率較低，能在較寬的溫度范圍內(nèi)保持較好的電性能。耐室溫下

20、的水、稀酸、氧化劑、還原劑、鹽、油、脂肪烴，但不耐堿、胺、酮、脂、芳香烴，并有良好的耐氣候性。其最大的缺點(diǎn)是塑件易開裂，耐疲勞強(qiáng)度較差。用玻璃纖維增強(qiáng)聚碳酸酯，克服了上述缺點(diǎn)，使聚碳酸酯具有更好的力學(xué)性能，更好的尺寸穩(wěn)定性，更小的成型收縮率，并提高了耐熱性和耐藥性，降低了成本。PC的成型特點(diǎn)：它吸水性雖然小，但高溫時(shí)對(duì)水分比較敏感，所以加工前必須干燥處理，否則會(huì)出現(xiàn)銀絲、氣泡及強(qiáng)度下降現(xiàn)象；聚碳酸酯熔融溫度高，熔融粘度大，流動(dòng)性差，所以，成型時(shí)要求有較高的溫度和壓力，且其熔融粘度對(duì)溫度比較敏感，所以一般用提高溫度的辦法來增加熔融塑料的流動(dòng)性。PC的市場(chǎng)價(jià)格屬于中價(jià)位塑料（如下表），本設(shè)計(jì)的水杯

21、是中高檔類型。為了能更好的滿足制品使用要求，放棄了使用低價(jià)位的塑料。塑料原料價(jià)格的大致排序2.1.4 PC樹脂的收縮率前人已經(jīng)為我們總結(jié)了常用的塑料常用收縮率，對(duì)于生產(chǎn)性的塑件，實(shí)際已經(jīng)證明，這些數(shù)據(jù)已經(jīng)能夠應(yīng)付實(shí)際的生產(chǎn)要求了。即使對(duì)于精密 - 12 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)塑件也給予了其它方面的補(bǔ)償。故而，對(duì)于實(shí)際的生產(chǎn)只要按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)就可以滿足生產(chǎn)要求了。下表給出常見塑料的收縮率，以備查詢：常見塑料的收縮率2.2 塑件造型設(shè)計(jì)（1）塑件的造型設(shè)計(jì)基本要求首先應(yīng)滿足產(chǎn)品的使用要求，且不影響制品的外觀美感。 應(yīng)能充分發(fā)揮塑料的模塑工藝性，以利于模塑成型工藝的控制。 應(yīng)有利于提高塑

22、件的強(qiáng)度和剛度。應(yīng)防止不良造型使塑件在成型與使用過程中產(chǎn)生應(yīng)力集中，同時(shí)也要考慮不良造型令模具在模塑過程中出現(xiàn)過大的應(yīng)力集中。應(yīng)力求塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，盡量避免側(cè)孔、側(cè)凹以簡(jiǎn)化模具的結(jié)構(gòu)及便于成型操作。（2）本設(shè)計(jì)的水杯如下圖（單位mm）（詳細(xì)看附件）- 13 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)2.3 塑件厚度塑料制品應(yīng)該有一定的厚度，這不僅是為了塑料制品本身在使用中有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且也是為了塑料在成型時(shí)有良好的流動(dòng)狀態(tài)。塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件幾何尺寸以及成型工藝等眾多因素的制約。根據(jù)成型工藝的要求，應(yīng)盡量使制件各部分壁厚均勻，避免有的部位太厚或者太薄，否則成型后會(huì)因收縮不均

23、勻而使制品變形或產(chǎn)生縮坑，凹陷燒傷或者填充不足等缺陷。熱塑性塑料的壁厚應(yīng)該控制在- 14 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)1mm4mm之間。太厚，以產(chǎn)生氣泡和缺陷，同時(shí)也不易冷卻。該產(chǎn)品圖反映出，此塑料件壁厚為2.0mm，壁厚均勻，在1mm4mm的推薦值之間。易于成型。2.4 塑件尺寸精度和表面粗糙度塑件的尺寸精度是指成型后所獲得的塑件產(chǎn)品尺寸和圖紙中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取決于塑料因材質(zhì)和工藝條件引起的塑料收縮率范圍大小，模具制造精度、型腔型芯的磨損程度以及工藝控制因素。而模具的某些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又在相當(dāng)大程度上影響塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度應(yīng)盡量選擇的低些。對(duì)于本產(chǎn)品

24、，圖紙未注明尺寸精度，查上表，我們?nèi)T5級(jí)精度。本制品的表面要求較高，可取Ra0.40.025m。- 15 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)2.5 脫模斜度由于制品在冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)緊緊包住型芯或型腔突出的部分，為了使制件能夠順利從模具中取出或者脫模，必須對(duì)塑件的設(shè)計(jì)提出脫模斜度的要求，要求在塑件設(shè)計(jì)時(shí)或者在模具設(shè)計(jì)時(shí)給予充分的考慮，設(shè)計(jì)出脫模斜度。目前并沒有精確的計(jì)算公式，只能靠前人總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。塑件的脫模斜度與塑料的品種，制品形狀以及模具結(jié)構(gòu)均有關(guān)，一般情況下取0.5度，最小為15分到20分。下表為常用的脫模斜度如下表：由于塑料制品的產(chǎn)品圖可知，塑件的外壁一定的斜度,根據(jù)參考的資

25、料杯底部分再取40分的斜度。此塑料制品的材料為PC，這樣此產(chǎn)品就能夠脫模。第 3 章 PC塑料的注塑成型工藝3.1 原料塑化注塑溫度3.1.1 原料塑化注射溫度聚碳酸酯料的塑化注射溫度的選擇與樹脂的相對(duì)分子質(zhì)量及其分布 - 16 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)和制品的結(jié)構(gòu)形狀的復(fù)雜程度有關(guān)，一般控制在250310范圍內(nèi)。對(duì)于熔體粘度值較高、制品結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜或壁厚尺寸較小的制品件，應(yīng)采用較高的塑化注射溫度（280310）；而對(duì)于制品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壁厚尺寸較大的制件，應(yīng)采用較低塑化注射溫度（250280）。采用螺桿式注塑機(jī)時(shí)，塑化注射溫度應(yīng)低于采用柱塞式注塑機(jī)時(shí)的塑化注射溫度。螺桿式注塑機(jī)注射成

26、型聚碳酸酯原料，機(jī)筒溫度各段的控制方式比較特殊，加料段的溫度比較高，一般要在230以上，這樣可減少原料在螺桿上被推動(dòng)的阻力。塑化機(jī)筒各段溫度控制為加料段250270，塑化段270310，均化段270310。噴嘴部位溫度應(yīng)控制在270310之間。3.1.2 塑料熔體注射壓力聚碳酸酯塑化后熔料粘度較高，其注射壓力值在80150MPa之間。采用螺桿式注塑機(jī)注塑熔料成型時(shí)，注射壓力控制在80120MPa之間；如果用螺桿式注塑機(jī)成型結(jié)構(gòu)較復(fù)雜或壁厚尺寸較小制品時(shí)，注塑壓力也應(yīng)取高值，控制在120150MPa范圍內(nèi)。為減少制品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)采用熔料溫度較高、注射壓力較低、注射速度中等以上的工藝方案。3.1

27、.3 成型模具溫度由于聚碳酸酯原料塑化注射溫度比較高，為了盡量避免注塑制品產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，其熔料的成型模具溫度不能太低(熔料溫度與模具溫度差過大是注射成型制品產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力的主要原因之一)，一般控制在80140范圍內(nèi)。制品結(jié)構(gòu)形狀比較簡(jiǎn)單時(shí)，模具溫度可取低些，一般在80100；制品的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜或厚度尺寸較小時(shí)，應(yīng)采用較高的溫度，一般多控制在80140。3.2 制品成型脫模后的處理聚碳酸酯注射成型的制品一般都會(huì)產(chǎn)生一定的內(nèi)應(yīng)力。這個(gè)內(nèi)應(yīng)力值的大小主要取決于注射成型制品生產(chǎn)過程中對(duì)工藝參數(shù)的控制。脫模后對(duì) - 17 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)制品進(jìn)行熱處理目的，就是為了減少或消除制品

28、的內(nèi)應(yīng)力。經(jīng)過熱處理的注塑制品，各部位大小不同的內(nèi)應(yīng)力達(dá)到或趨于平衡。驗(yàn)證制品內(nèi)應(yīng)力大小的方法是：把制品浸泡在四氯化碳或乙醇中，觀察制品的開裂變化部位及開裂時(shí)間，從而找出應(yīng)力分布及判斷應(yīng)力大小。聚碳酸酯制品消除內(nèi)應(yīng)力熱處理方法是：把制品放在110130烘箱中，恒溫加熱一段時(shí)間(14h)即可。3.3 聚碳酸酯的注射成型工藝參數(shù)塑料注射成型工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置，是一個(gè)漸進(jìn)調(diào)試的綜合性工程，其涉及到塑料、模具成型設(shè)備甚至環(huán)境因素的方面。下表是PC在直通式噴嘴、螺桿式注塑機(jī)上注射成型工藝參數(shù)的典型值，僅供參考。第 4 章 模具的選擇4.1 型腔數(shù)目的確定型腔數(shù)目的確定，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量要

29、求、批量大小、交貨期長短、注射機(jī)能力、模具成本等要求來綜合考慮。通過綜合考慮各種因素本設(shè)計(jì)決定采用了一模一腔。- 18 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)4.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.2.1 主流道的設(shè)計(jì)主流道通常位于模具中心塑料熔體入口處，它將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或是型腔。由于主流道要與高溫塑料熔體及注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，所以在注塑模中主流道部分常設(shè)計(jì)成可以拆卸更換的主流道襯套。在臥式或立式注塑機(jī)上使用的注塑模中，主流道垂直于模具分型面。為了使塑料熔體按順序的向前流動(dòng)，開模時(shí)塑料凝料能從主流道中順利的拔出，需將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，具有2°4°的錐角，內(nèi)壁有Ra0

30、.8m以下的表面粗糙度。4.2.2 澆口的設(shè)計(jì)澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。澆口的形狀、位置和尺寸對(duì)制品的質(zhì)量影響很大。澆口的作用主要有以下幾點(diǎn)：1. 熔體充模后，首先在澆口處凝固，當(dāng)注塑機(jī)螺桿抽回時(shí)可防止熔體向流道回流。2. 熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模。3. 易于切除澆口尾料，二次加工方便。4.對(duì)于多型腔模具，用以平衡進(jìn)料；對(duì)于多澆口單型腔模具，用于控制熔接痕的位置。澆口的截面積通常為分流道的截面面積的0.03%0.09%。澆口截面積通常有矩形和圓形兩種。澆口長度約為0.52mm左右。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限

31、值，然后在試模時(shí)逐步修正。在注塑模具中常用的澆口形式有如下幾種：直接澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、側(cè)澆口、重疊式澆口、扇形澆口、平縫式澆口、盤形澆口、圓環(huán)形澆口、輪輻式澆口與爪形澆口、護(hù)耳澆口。- 19 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)由于設(shè)計(jì)零件是表面要求較高的塑件，又因?yàn)樵撃＞咭蚱浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜為三板模機(jī)構(gòu)，故選擇點(diǎn)澆口為佳。4.3 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)由于本設(shè)計(jì)的水杯帶有凹穴，模具上成型該處的零件就必須制成可側(cè)向移動(dòng)的零件，以便在脫模之前先抽掉側(cè)向成型零件，否則就無法脫模。本設(shè)計(jì)采用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)解決此問題。斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是利用斜導(dǎo)柱等零件把開模力傳遞給側(cè)型芯或側(cè)向成型塊，使

32、之產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)完成抽芯與分型動(dòng)作。這類側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作安全可靠，加工制作方便，是設(shè)計(jì)和制造注射模抽芯是最常用的機(jī)構(gòu)。它主要有與開模方向成一定角度的斜導(dǎo)柱、側(cè)型腔或型芯滑塊、導(dǎo)滑槽、楔緊塊等組成。4.4 頂出機(jī)構(gòu)該塑料產(chǎn)品可用推桿推出產(chǎn)品,當(dāng)動(dòng)模板和定模板分開時(shí)，在斜導(dǎo)柱的作用下，定模板左右分開一定距離，然后在推桿的作用下，把塑件一下推出，達(dá)到頂出物件的目的。4.4.1 推出脫模機(jī)構(gòu)推出脫模機(jī)構(gòu)的選用原則設(shè)計(jì)推出脫模機(jī)構(gòu)，必須根據(jù)制品的形狀，復(fù)雜程度和注塑機(jī)推出機(jī)構(gòu)形式選取。采用何種不同類型的推出脫模機(jī)構(gòu)，其選用原則如下：使制品脫模后不致變形，推力分布均勻，推力面盡可能大，

33、并靠近型芯。制品在推出時(shí)不能造成碎裂，推力應(yīng)設(shè)在制品能承受較大力的地方，如肋部、凸緣、殼體壁等處。盡量不損傷制品的外觀。推出機(jī)構(gòu)應(yīng)動(dòng)作可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，制造方便，配換容易。- 20 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)推桿的形式推桿是注塑模中使用最多的一種推出零件。推桿的形式很多，最常用的是圓形截面推桿。推桿的導(dǎo)向?qū)τ诤袛?shù)量較多并且頂出較細(xì)小的頂管頂出機(jī)構(gòu)，以及大面積的推板頂出機(jī)構(gòu)來講，防止頂出機(jī)構(gòu)的歪斜和扭曲是非常重要的，不然會(huì)造成細(xì)小頂管的變形甚至折斷，推板與型芯間的磨損擦傷，為了避免以上現(xiàn)象的發(fā)生，要求在脫模機(jī)構(gòu)導(dǎo)向的同時(shí)還起到支撐中間墊板的作用，防止中間墊板的彎曲。由于本模具中的頂出桿

34、比較多，必須設(shè)計(jì)導(dǎo)向系統(tǒng)，即有導(dǎo)柱和導(dǎo)套。推桿的復(fù)位使用推桿作為推出零件的脫模機(jī)構(gòu)，在完成一次脫模動(dòng)作，開始下一次注射工作循環(huán)時(shí)，與制品接觸的推桿必須回復(fù)到初始位置。因此，必須設(shè)有復(fù)位裝置。4.5 模架的選擇本設(shè)計(jì)采用的是斜導(dǎo)柱進(jìn)行側(cè)抽芯，這就需要較大點(diǎn)的板面面積，支撐活動(dòng)型芯， 有利于抽芯的順利完成。 再考慮到其他導(dǎo)柱、 導(dǎo)套及連接螺釘布置應(yīng)占的位置、冷卻水道的設(shè)置、定模采用的定距拉板，確定選用模架尺寸為2730，模架結(jié)構(gòu)三板模的形式。綜合型芯高度，型腔厚度和分型面的選擇，可以確定模架板面為 27×30，A120B30C80 ，如下圖： - 21 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)

35、計(jì)第 5 章 注射成型設(shè)備的選擇5.1 注射機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)及選用校核（1）理論注射量指注射機(jī)螺桿在一次最大的注射行程中所注射出的塑料熔體的量（容積或以PS為參考的質(zhì)量）。理論注射容積的計(jì)算公式為- 22 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)QL=D2S 4QL理論注射容積，cm3；D料筒截面直徑，cm；S螺桿最大注射行程，cm； 式中考慮到注射過程中熔體的回流、注射壓力的有效傳遞等因素，注塑機(jī)實(shí)際的最大注射量?jī)H為理論注射量的90%左右。隨著模具企業(yè)注射機(jī)數(shù)量及規(guī)格的增多，實(shí)際生產(chǎn)中在選擇使用注射機(jī)時(shí)，模具一個(gè)成型周期所需的塑料用量（含模具澆注系統(tǒng)凝料）一般應(yīng)在注射機(jī)理論注射量的50%80%范

36、圍內(nèi)為好。根據(jù)模具的設(shè)計(jì)和制品的體積通過計(jì)算得到模具一個(gè)成型周期所需的塑料用量為100 cm3左右。（2）注射壓力指注射時(shí)螺桿端面對(duì)塑料熔體所施加的壓力。注射壓力的大小熔體在充填過程中應(yīng)能克服流經(jīng)噴嘴、澆注系統(tǒng)及模腔各處的阻力，以實(shí)現(xiàn)順利充滿模腔各部位。注射壓力的計(jì)算公式為P注=（P0注射油缸壓力，MPa；D0注射油缸內(nèi)徑，cm；D螺桿直徑，cm。 式中 D0D）2 P0注射壓力的選擇，應(yīng)從塑料熔體的黏度及塑化質(zhì)量的高低、制品的形狀大小及復(fù)雜程度、制品的壁厚、模具的溫度、制品的精度要求等因素上加以考慮，但最終取值還應(yīng)根據(jù)制品的質(zhì)量來定。（3）注射速度、注射速率與注射時(shí)間注射速度是指注射時(shí)螺桿移

37、動(dòng)的速度；注射速率是指單位時(shí)間內(nèi)熔體從噴嘴射出的理論容量或質(zhì)量；注射時(shí)間是指螺桿完成一次注射所需的時(shí)間。低速充模時(shí)流速平穩(wěn)，制品尺寸比較穩(wěn)定，波動(dòng)較小，制品應(yīng)力低，制品內(nèi)外各向應(yīng)力趨于一致。但注射速度過慢，塑料熔體充模過程受低模 - 23 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)溫的影響延長，易使制件出現(xiàn)分層和熔接質(zhì)量下降，甚至出現(xiàn)冷合熔接痕，不但影響外觀，而且使機(jī)械強(qiáng)度大大降低；另外制品也易出現(xiàn)密度不均、內(nèi)應(yīng)力大的現(xiàn)象。高速充模能改進(jìn)制件的光澤度和平滑度，消除了熔接線及分層現(xiàn)象，成型收縮小，顏色均勻一致，對(duì)制件較大部分能保證豐滿。注射速度過快，熔體離開噴嘴或澆口后會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則流動(dòng)（即噴射），氣體

38、不易順利排出，出現(xiàn)團(tuán)氣現(xiàn)象，同時(shí)隨著氣團(tuán)受壓縮而溫度升高，導(dǎo)致氣團(tuán)周圍的熔體產(chǎn)生降解，影響熔接質(zhì)量；注射速率過快也會(huì)使熔體流經(jīng)噴嘴或澆口時(shí)產(chǎn)生過大的剪切摩擦溫升而導(dǎo)致熔體溫度升高而降解或變色。另外，對(duì)于高粘度塑料有可能導(dǎo)致熔體破裂，使制件表面產(chǎn)生云霧斑。在實(shí)際生產(chǎn)中，往往采取分段注射以確保熔體充模平穩(wěn)，即在不同階段采用不同的注射壓力與注射速率。為滿足這一點(diǎn)單靠多次試模，并對(duì)試模制品的質(zhì)量分析，很難得出準(zhǔn)確結(jié)果。為此，可利用Moldflow 軟件的Fill仿真分析，通過充填時(shí)間等值線間隔來判斷熔體充模過程的平穩(wěn)性，下表是根據(jù)熔體注射量大小初選的注射時(shí)間與注射速率，可供參考。針對(duì)不同注射量的常用注

39、射時(shí)間與注射速率（4）塑化能力是指注射機(jī)的塑化裝置在單位時(shí)間內(nèi)所能塑化物料的能力，其標(biāo)定一般以標(biāo)準(zhǔn)PS為對(duì)象進(jìn)行測(cè)定。注射機(jī)的塑化裝置應(yīng)能保證制品成型周期所規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提供足夠量的合格塑料熔體。雖然該參數(shù)是衡量注射機(jī)性能優(yōu)劣的一個(gè)重量參數(shù)，但在實(shí)際生產(chǎn)中，塑化能力一般不成問題。（5）合模力合模力大小是一臺(tái)注射機(jī)能力大小的標(biāo)志，其作為一個(gè)重要基本性能 - 24 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)參數(shù)而出現(xiàn)在注射機(jī)型號(hào)規(guī)格的標(biāo)識(shí)中，如HTF320W2是指合模力為3200KN的注射機(jī)。制品成型是所需要的實(shí)際合模力應(yīng)小于注射機(jī)所能提供的合模力。通常應(yīng)滿足如下關(guān)系：FKP腔A×10式中 -3

40、 F合模力，KN；K安全系數(shù)，一般取K=1.11.2；P腔模腔壓力，MPa；A制品在分型面上的投影面積，mm。 2模腔壓力是指注射成型過程中模具型腔內(nèi)塑料熔體所承受的平均壓力。熔體黏度低、壁厚均勻、易于成型的日用品模腔壓力可取1525MPa；薄壁容器類一般民用制品模腔壓力可取30MPa左右，一般工業(yè)制品模腔壓力可取40MPa左右，熔體黏度特高或者制品精度要求極高的模腔壓力應(yīng)在40MPa以上。另外，當(dāng)模腔流動(dòng)比小于50時(shí)，模腔壓力可取2025MPa；當(dāng)模腔流動(dòng)比大于50時(shí)，模腔壓力可取2540MPa。通過計(jì)算得到F230KN。（6）移模行程移模行程是指注射機(jī)動(dòng)模板能夠移動(dòng)的最大距離。實(shí)際生產(chǎn)中，

41、肘桿式鎖模裝置注射機(jī)的最大移模行程是固定的，與模具厚度無關(guān)，僅受肘桿沖程的影響；而全液壓式鎖模裝置注射機(jī)的移模行程隨所裝模具的厚度變化而變化。移模行程應(yīng)能保證順利取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料。為此，在選用注射機(jī)時(shí)應(yīng)滿足如下要求。對(duì)單分型面注塑模，所選用注射機(jī)的移模行程應(yīng)滿足SH1+H2+（510）式中 S注射機(jī)的移模行程，mm；H1塑件的脫模距離，mm；H2包含流道凝料在內(nèi)的塑件高度，mm。對(duì)雙分型面注塑模，所選用注射機(jī)的移模行程應(yīng)滿足SH1+H2+H3（510）- 25 -河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院2006級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)式中 H3保證取出流道凝料的距離（即定模座板與定模型腔板的距離），mm。當(dāng)需利用開模動(dòng)作完成側(cè)向抽芯或分型時(shí)，所選用注射機(jī)的移模行程還應(yīng)考慮完成側(cè)向抽拔距所需的開模行程HC。當(dāng)中的HCH1+H2時(shí)，上式H1+H2由HC取代；否則，移模行程仍按上式校核。（7）模具厚度所安裝模具的閉合厚度跟注射機(jī)的關(guān)系應(yīng)滿足HminHmHmax式中 Hmin注射機(jī)允許的最小模具厚度，mm；