塑料盖注塑模设计【23张CAD图纸+毕业论文】

塑料盖注塑模设计39页 22000字数+论文说明书+23张CAD图纸【详情如下】凸模一.dwg凸模二.dwg凹模.dwg动模座板.dwg压块.dwg型芯固定板.dwg垫块.dwg塑料盖注塑模设计说明书.doc塑料盖注塑模零件图.dwg定位圈.dwg定位杆.dwg定模座板.dwg导套.dwg拉料杆.dwg推杆.dwg推杆固定板.dwg推板.dwg支承板.dwg斜滑块.dwg斜销.dwg楔紧块.dwg模具装配图.dwg浇口套.dwg限位块.dwg目  录第一章 前言- 4 -1.1模具工业在国民经济中的地位- 4 -1.2各种模具的分类和占有量- 5 -1.3我国模具工业的现状- 5 -1.4世界五大塑料生产国的产能状况- 6 -第二章 注塑件的设计- 10 -2.1 功能设计- 10 -2.2 材料- 10 -2.3 结构- 12 -2.4 塑件工艺性分析- 13 -第三章 注塑成型的准备- 15 -3.1 注塑成型工艺简介- 15 -3.2 注塑成型工艺条件- 16 -3.3注塑机的选择- 17 -3.4注射机有关参数的校核和最终选择- 19 -3.5模具开模行程校核- 20 -3.6注塑机的参数校核- 21 -第四章 模具设计- 22 -4.1 塑料配方说明- 22 -4.2 分型面的确定- 22 -4.3型腔数目的确定- 23 -4.4浇口确定- 23 -4.5模具材料的选择- 23 -4.6浇注系统设计- 24 -4.7标准模架的选择- 26 -4.8导向与定位机构- 27 -4.9顶出系统设计- 28 -4.10成型零件工作尺寸的计算- 30 -4.11排气设计- 31 -4.12温度调节系统设计- 32 -结论- 37 -参考文献- 38 -致谢- 39 -塑料盖注塑模设计摘要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明；通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理.关键词 塑料模具  分型面  标准The plastic injection modle design of LidAbstract Now The plastics industry is one of the growing quickest industry classes in the world, but the injection mold is develo聚酰胺N1010 the quick type. Therefore, There have biggist significance to research injection mold to understood that the plastic of production process and improve the product quality.This design introduced the basic principle of injection molding, specially single is divided the profile to inject mold's structure and the principle of work, That proposes the basic design principle of products; Introduced the details of the system that are cold flow channel injection of mold gating、the temperature control system and the design process of going against system, and has given the explanation to the mold intensity request;Through this design, may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes some certain detail questions in design, understands the mold structure and the principle of working.Key Word The plastic Mold  Parting Line  Standard第一章 前言1.1模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它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。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.2各种模具的分类和占有量模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。(1) 冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。(2) 锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。(3) 塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。(4) 压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。(5) 粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。1.3我国模具工业的现状自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占50（中国台湾：40），塑料模具约占33（中国台湾：48），压铸模具约占6（中国台湾：5），其他各类模具约占11（中国台湾：7）。中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（19611981），成长期（19811991），成熟期（19912001）三个阶段。萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。1981年1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自1982年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994年，1998年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997年11月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。从表查得的资料表明，管径为8的冷却水管所对应的最低流速为1.66 m/s时才能达到湍流状态，但是由于体积流量qV没有在表的取值范围内，所以造成了V平均偏小，如果要达到湍流状态，可以增大体积流量和减小冷却水管直径，但是，冷却的目的就是为了让制品快速冷却，提高生产率，同时改变制品的力学性能，为了达到湍流而增大体积流量是没有意义的，因为V平均在较小，既层流时就可以达到冷却效果。结论本设计首先说明了塑料工业的重要地位和当今注塑模具的现状，随着经济的发展，塑料工业将继续呈现蓬勃发展之势。其次介绍了注塑件的一般设计原则，对塑件的特征如倒圆角、等做了说明，从实际来看，几乎所有的注塑件都遵循这些原则。在做好注塑成型的准备工作之后，接着介绍了模具设计的内容，冷流道注塑模具无外乎包括四大系统：浇注系统、温度调节系统、顶出系统和机构系统（其实也可以归为顶出系统，该系统如斜导柱、滑块和开闭器等）。在浇注系统的设计中根据经验公式取流道横截面形状，确定浇口尺寸；温度调节系统说明了设计的一般步骤，确定冷却时间，计算体积流量等；顶出系统着重说明了推杆的安装要求，并进行强度校核；该模具属于简单脱模机构，有滑块抽芯机构，也无开模先后顺序的要求，做完这些工作之后，该模具的设计到此结束。在设计的过程中发现经验公式有不一致的地方，不同公式的计算结果有的相差很大，特别是在温度调节与脱模力的计算这两块。在完成图纸之后发现塑件的设计有的地方是不合理的，比如说壁厚，虽然有经验可循，但从实际中看显然本设计的塑件壁厚过大；从这里可以知道，注塑件的设计与模具设计关系密切，好的塑件结构可以简化模具结构，降低生产成本。单分型面注射模是最为简单和常见的一种结构形式，约占全部注射模具的70%左右，但目前传统冷流道模具设计还是以经验为主，很难对注射各参量进行严密的数学建模，因为各参量相互影响，关系复杂。随着科技的进步及注射理论的突破，热流道模具发展的越来越迅速，随着技术的成熟，热流道模的生产控制将会变得比以前更为轻松，产品质量将会得到更好提高，所以，以后注射模具的研究会以热流道模具为主。 参考文献1屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计.高等教育出版社.20012邓明等编著现代模具制造技术M化学工业出版社，20053二代龙震工作室编著PRO/MOLDESIGN  Wildfire 2.0 模具设计M电子工业出版社，20054中国塑料机械信息网 WWW.SLJX.CN  首页 ，  行业咨询 ，  2006-4-195叶久新，王群主编塑料制品成型及模具设计M湖南科学技术出版社，20056孙玉芹等主编机械精度设计基础M科学出版社，20047陈再枝，蓝德年编著模具钢手册M冶金工业出版社，20028（美国）TA奥斯瓦德，L特恩格 PJ格尔曼编著，吴其晔译注射成型手册M化学工业出版社，20059洪慎章编著实用注塑成型及模具设计M机械工业出版社，200610中国模具工业协会标准件委员会编中国模具标准件手册M上海科学普及出版社，198911（加拿大）H瑞斯著，朱元吉译模具工程第二版M化学工业出版社，200512王文广，田雁主编塑料配方设计第二版M化学工业出版社，200413詹友刚编著PRO/ENGINEER中文野火版2.0基础教程M清华大学出版社致谢经过几个月的毕业设计忙碌之后，设计最终完成，心理有一种说不出的轻松，设计过程中遇到许多的问题，在众多师友的帮助下予以解决。首先要感谢老师对我的指导和督促，老师给我指出了正确的设计方向，使我加深了对知识的理解,同时也避免了在设计过程中少走弯路，老师的督促使我一直把毕业设计放在心理，保证按质按量的完成；大学生活至此划上了圆满的句号，在高专这块土地上有众多莘莘学子辛勤的耕耘，在这块土地上我健康快乐的成长，我永远不会忘记可亲的同学，我永远记得这片土地。 毕 业 设 计 塑料盖注塑模设计 名 : 机械工程系 专业班级 : 模具设计与制造 学生姓名 : 学 号 : 指导教师姓名 : 指导教师职称 : 20 12 月 - 1 - 目 录 第一章 前言 . - 3 - . - 3 - . - 4 - . - 4 - . - 5 - 第二章 注塑件的设计 . - 9 - 能设计 . - 9 - 料 . - 9 - 构 . - 11 - 件工艺性分析 . - 12 - 第三章 注塑成型的准备 . - 14 - 塑成型工艺简介 . - 14 - 塑成 型工艺条件 . - 15 - . - 16 - . - 18 - . - 19 - . - 20 - 第四章 模具设计 . - 21 - 料配方说明 . - 21 - 型面的确定 . - 21 - . - 22 - . - 22 - . - 22 - . - 23 - . - 25 - . - 26 - . - 27 - . - 29 - . - 30 - . - 31 - 结论 . - 36 - 参考文献 . - 37 - 致谢 . - 38 - - 2 - 塑料盖注塑模设计 摘要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。 本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶 出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明； 通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理 . 关键词 塑料模具 分型面 标准 he is of in is 酰胺 to to of of is to s of of of of of to to to a in of he 3 - 第一章 前言 具工业在国民经济中的地位 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它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。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在 1989年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决 定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 60 90的产品的零件，组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件 ，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加， 2005 年将达到 170 种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有 80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种排量 80 多个车型， 1000 多个型号。单辆摩托车约有零件 2000 种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000 副模具，总价值为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也 存在巨大的模具市场。 目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。 - 4 - 种模具的分类和占有量 模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是 依靠三维的模具形腔是材料成型。 (1) 冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。 (2) 锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模 ，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。 (3) 塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的 35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。 (4) 压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的 6。 (5) 粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺 分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。 模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。 国模具工业的现状 自 20 世纪 80 年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。 20 世纪 90 年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在 1990 年仅 60亿元人民币， 1994 年增长到 130 亿元人民币， 1999 年已达到 245 亿元人民币， 2000 年增至 260270 亿元人民币。今后预计每年仍会以 1015的速度快速增长。 目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到- 5 - 了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的 “模具之乡 ”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷 加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占 50（中国台湾： 40），塑料模具约占 33（中国台湾： 48），压铸模具约占 6（中国台湾： 5），其他各类模具约占 11（中国台湾： 7）。 中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（ 19611981），成长期（ 19811991），成熟期（ 19912001）三个阶段。 萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。 1981 年 1991 年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自 1982 年起，台湾地区就将模具产业纳入 “策略性工业适用范围 ”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外 销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从 1985 年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等术，所以台湾模具业接触 术的时间相当早。 成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下， 1994 年， 1998 年，由台湾地区政府委托金属中心执行 “工业用模具技术研究与发展五年计划 ”与 “工业用模具技术应用与发展计划 ”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具 。 1997 年 11 月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ 同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。 界五大塑料生产国的产能状况 - 6 - 美国塑料 (原料 )的产量多年来一直雄居各国之首。早在 80 年代前期，美国塑料产量就已达 2000 万吨之多， 1986 年增至 23吨，占全球总产量 8100 吨的 此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势， 1988 年、 1990 年、 1992 年、 1994 年、 1996 年和 1998年分别增加到 2710 万吨、 2810 万吨、 3010 万吨、 3410 万吨、 4000 万吨和 4360 万吨，占世界总产量的比例从 1996 年起提高到 30以上。 2001 年美国塑料产量为 4170 万吨，其中以聚乙烯为最多，达 1500 多万吨。其次分别是氯乙烯 650 万吨、聚丙烯 720 万吨、聚苯乙烯对酞酸脂 320 万吨、聚苯乙烯 280 万吨。国内塑料 消费量 (产量 +进口量一出口量 )，美国也是全球最多的。美国的全部塑料消费量 2001 年为 4280 万吨。美国人均塑料消费量也是很高的， 2000 年为 159 公斤， 2001 年略减为 155 公斤 ，居全球第 3 位。美国现有各种大小塑料企事业单位 1 万多家，其中职工人数少于 50 人的占总数的 53， 50的占 21， 100500 人的占 23，超过 500 人的占近 4，职工总数近 90 万人。在美国塑料制品加工业的就职人数达 110 万， 2001 年的出货金额为 2150 亿美元，人均出货金额为195 美元。 德国是世界最大的塑料 (原料 )生产国之一，上世纪 90 年代初的 1991 年、 1992 年和 1993年，德国塑料产量都为 990 多万吨， 1994 年增达超过 1000 万吨的 1110 万吨 1998 年达近1300 万吨， 1999 年为近 1400 万吨， 2000 年增至 1550 万吨，超过日本为世界第 2 大塑料生产国， 2001 年上升为 1580 万吨， 2002 年已过 1600 万吨。 2001 年德国生产的种种塑料原料中，聚乙烯为 285 万吨 (低密度聚乙烯 160 万吨，高密度聚乙烯 125 万吨 )，氯乙烯 175万吨，聚丙烯 160 万吨。德国 2001 年的国内塑料消费量为 1280 万吨，其 中聚乙烯 265 万吨，聚丙烯 155 万吨氯乙烯 152 万吨。德国人均塑料消费量 2001 年为 160 公斤，在世界上仅少于比利时的 172 公斤，高于美国的 155 公斤，排在世界第 2 位。德国塑料制品加工业的职工总计有近 30 万人， 2001 年的出货金额为 360 亿美元，人均 126 美元。德国塑料制品加工企业中职工少于 50 人的占 44， 50100 人的占 28， 100500 人的占 25，500 人以上的占 4。 中国塑料工业多年持续高速增长， 1991 年产量仅为 250 万吨， 1995 年增为 350 万吨，1998 年超过 700 万吨，到 2002 年已增达约 1400 万吨，超过日本而成为世界第 3 大塑料原料生产国。中国今年塑料制品市场将持续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长，需求量将超过 2500 万吨。其中包装塑料制品今年需求量将超过 850 万吨，工程塑料制品需求量将达 400 万吨左右，建材塑料制品需求量将达 300 万吨以上，农用塑料制品需求量将在 500 万吨左右，日用塑料制品需求量约为 80- 7 - 万吨左右。 日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第 2 大塑料生产国。一直到 1997 年，日本塑料产量曾经连续多年增长，年产 量在 70 年代中期就已达 500 多万吨， 1987 年突破 1000万吨， 1991 年达约 1300 万吨， 1992 年和 1993 年因受日本经济下滑的影响，产量略有减少，分别降至 1258 和 1225 万吨。从 1994 年起产量再度增长， 1994 年、 1995 年和 1996年分别回升到 1300 万吨、 1400 万吨和 1470 万吨， 1997 年的产量又比上年增长 达到 1521 万吨，首次超过 1500 万吨。但这种增势在 1998 年受到遏制，产量大幅度减少。1998 年，日本塑料产量为 1390 万吨，比上年减少了 1999 年和 2000 年日本 塑料产量分别回升到 1432 万吨和 1445 万吨，但仍远未恢复到 1997 年的水平。 2001 年和 2002 年日本塑料产量再度下降至 1400 万吨以下的 1364 万吨和 1361 万吨。 2002 年日本塑料 (原料 )产量减为 1361 万吨。而中国则增为 1366 万吨，日本又退居第 4 位。 韩国塑料产量增长十分迅速， 1986 年超过 200 万吨， 1990 年增达 300 万吨， 1992 年突破 500 万吨， 1994 年、 1996 年和 1997 年分别上升到 600 多万吨、 700 多万吨和 800 多万吨， 1998 年产量增至 850 万吨， 1999 年突破 900 万 吨， 2001 年达 1200 万吨，跻身于世界 5 大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首， 2001 年产量为 340 万吨 (低密度聚乙烯 160 万吨，高密度聚乙烯 180 万吨 )，聚丙烯以 238 万吨排在第 2 位，其次分别是聚酯 161 万吨、氯乙烯 124 万吨、 S 树脂 86 万吨、聚苯乙烯 77 万吨。韩国国内塑料消费量 2001 年 420 万吨，只相当于产量的 1/3 略高。人均塑料消费量 2001 年为 106公斤，韩国塑料制品加工业的职工总数 2001 年为 人，出货金额为 85 亿美元，人均276 美元。 塑料产量位居世界前 10 名的国家和地区还有法国 660 万吨、比利时 600 万吨、中国台湾 598 万吨、加拿大 432 万吨和意大利 385 万吨 (均为 2001 年产量 )。 国模具技术的现状及发展趋势 20 世纪 80 年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模 具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工- 8 - 业的快速发展，成为模具制造强国。 中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48（约 122屏幕彩电塑壳注射模具， 容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具术，模具 的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 (1) 注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零 件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 (2) 加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。 (3) 推广 术；模具 术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。 (4) 重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提 高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 - 9 - 第二章 注塑件的设计 能设计 功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能 ,并达到一定的技术指标 承受外力的几率不大 ,如冲击载荷 ,振动 ,摩擦等情况比较少 ;塑件的工作温度是室温 ,这使得在材料选择时对热变形温度 ,脆化温度 ,分解温度的要求降低 ;作为一种日用品 ,生产批量应该是大批大量生产 ,这样 ,就必须考虑生产成本和模具寿命 ,在材料的选择时要综合各种因素 ;此外 ,塑料都会老化 ,作为一种光学 用品 ,还要考虑到材料的光氧化等问题 . 料 通常 ,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求 ,以及原材料厂家提供的材料性能数据 要考虑的主要是材料的力学性能 ,如屈服应力 ,弹性模量 ,弯曲强度 ,表面硬度等 其次才是成型难易和经济性问题 ,以下是对几种透光性能较好材料的性能对比，如表 2示。 表 2材料的特性 塑料名称 聚酰胺 伸强度 / 6672 弯曲强度 /10 95113 断裂伸长率 /% 2 80100 落球冲击强度 J/m 16 422 洛氏硬度（ M） 115 82 101 氧指数（ 变形温度 / 85 134 100 维卡软化点 / 105 153 120 马丁耐热温度 / 112 体积电阻率 / 017 10 1917 016 1014 1015 吸水率 % 光度 /% 8892 93 93 雾度 % 3 10 - 折射率 格（元 /吨） 11501230 3300041000 1950020700 和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材 料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的性能和成型特性比较，如表 2示。 表 2材料的性能和成型特性比较 塑料 品种 性能特点 成 型 特 点 模具设计 注意事项 使用温度 主要用途 聚苯乙烯 ( 非结 晶型 ) 透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，抗冲击强度差，化学稳定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射时应防止溢料，制品易产生内应力，易开裂 因流动性好，适宜用点浇口，但因热膨胀大，塑件中 不宜有嵌件 80 装饰制品，仪表壳，绝缘零件，容器，泡沫塑料，日用品等 有机玻璃（非结晶型） 透光率最好，质轻坚韧，电气绝缘性好 /但表面硬度不高，质脆易开裂，化学稳定性较好，但不耐无机酸，易溶于有机溶剂 流动性差，易产生流痕，缩孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射时速度不能太高 合理设计浇注系统，便于充型，脱模斜度尽可能大，严格控制料温与模温，以防分解 收缩率取 80 透明制品，如窗玻璃，光学镜片，灯罩等 聚碳酸酯（非结晶型） 透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯 耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好 尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采用金属嵌件，脱模斜度 2 130 脆化温度为100 在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等 以上的性能分析对比中看出 ,在透光度方面三种材料相差不大，成型特性上以聚碳酸酯为好，由于是一般性民用品，所以价格上是需要考虑的，我们主要要求是价格和透光度 ,其它如拉伸强度 ,断裂伸长率等则是次 要考虑的指标 (这由塑件的工作环境决定 ). 聚酰胺- 11 - 塑件材料 是最初选定的 所拥有的特性符合我们的塑件要求，但这些不是我们主要考虑的。 构 图 2原始零件图 塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性 一方面成型会对塑件的结构 ,形状 ,尺寸精度等诸方面提出要求 ,以便降低模具结构的复杂程度和制造难度 ,保证生产出价廉物美的产品 ;另一方面 ,模具设计者通过对给 定塑件的结构工艺性进行分析 ,弄清塑件生产的难点 ,为模具设计和制造提供依据 . 厚 各种塑件 ,不论是结构件还是板壁 ,根据使用要求具有一定的厚度 ,以保证其力学强度 在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚 ,不仅可以节 约原材料 ,降低生产成本 ,而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短 ,提高 生产率 ;其次可避免因过厚产生的凹陷 ,缩孔 ,夹心等质量上的缺陷 酰胺 最小壁厚 .6 脱模斜度 由于塑件成型时冷却过程中产生收缩 ,使其紧箍 在凸模或型芯上 ,为了便于脱模 ,防止因脱模力过 - 12 - 大而拉坏塑件或使其表面受损 ,与脱模方向平行的塑件 内 ,外表面都应具有合理的斜度 酰胺 脱模斜度推荐值 : 制件外表面 35 制件内表面 301 塑件内表面在造型 时就有弧度 ,如果要有 脱模斜度就是在凹槽和锁位处 ,这不仅对脱模有好处，而且可以更好的锁紧 。 角 塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。圆角的取值与应力集中的关系遵循 R/T 函数关系，当 R/T=后应力集中变的缓和，该塑件大部分的圆角取 大值取到 强肋的圆角半径值关系如表 2示。 表 2肋的圆角半径值关 系表 肋的高度 /3 1319 19 圆角半径 /件上其它的特征还有如孔等，各个特征都有其设计原则和特殊功能，因为该塑件没有涉及，所以就不一一介绍 件 工艺性分析 件技术要求和生产要求 该塑件为盖状，可用于防尘。根据要求，采用小批量生产，采用注塑成型。 根据要求，材料采用聚酰胺 料，聚酰胺 硬而脆，制品易带静电，表面易吸尘埃。 收缩率为 5 ；溢边值为 理性能 电绝缘性尤其高频绝缘性优良 ,无色透明 ,透光率仅次于有机玻璃 耐水性 ,化学稳定性良好 ,强度一般 易产生应力脆裂 汽油等溶剂 ,适合制作绝缘透明件 成型性能 无定形料 ,吸湿小 ,不须充分干燥 ,不易分解 易产生内应力 ,流动- 13 - 性能好 宜用高料温 ,高模温 ,低注射压力延长注射时间有利于降低内应力 ,防止缩孔变形 可用各种形式浇口 ,浇口与塑件圆弧连接 ,以免去处浇口时损坏塑件 ,脱模斜 度大 ,顶出均匀 ,塑件壁厚均匀 ,最好不带镶件 ,有镶件要预热 . 件尺寸精度分析 查表（ 3 9） 1 80+100+ 均为 精度， 80+精度 87 16 33 15 为 “低精度尺寸” 精度等级均不高。 其余的尺寸无特殊要求，其尺寸公差均按 精度查取 则有： 200+1150+380+140+塑件表 面质量分析 必须避免在塑件的分型面处出现毛边； 注意通孔处不出现锐边； 根据塑件的尺寸要求，塑件有较好成型性能； 塑件本身有一定斜度，利于脱模； 从塑件结构看，设置一个分型面。 - 14 - 第三章 注塑成型的准备 塑成型工艺简介 注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的 保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为三个阶段的工作。 图 3塑成型压力 时间曲线 (1)物料准备；成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验，并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料 制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。 (2)注塑过程；塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分为注射，保压，倒流和冷却四个阶段，注塑过程可以用如图所示 示。图中 表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（ T=，熔体压力迅速上升，达到最大值 时间 料仍处于螺杆（或柱塞）的压力下，熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子（分子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）容易被凝结，所以这一阶段是大分子 定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束（时间从 由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中，塑料凝结时的压力和温度是决定- 15 - 塑料制件平均收缩率的重要因素。 (3)制件后处理；由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起时效变形外，还会使制件 的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。 故 有的塑件需要进行后处理，常用的后处理方法有退火和调湿两种。 退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力，此外，退火还可以对制件进行解除取向，并降低制件硬度和提高韧性，温度一般在塑件使用温度以上的 1020 度至热变形温度以下 1020 度之间；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件 点为 121 ，加热温度为 100 121 ，保温时间与制件厚度有关，通常取 2 9 小时。 塑成型工艺条件 (1)温度；注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生 “流涎现象 ”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。 聚酰胺 与温度的经验数据如表 3示。 表 3温度的经验数据 料筒温度 / 喷嘴温度 / 模具温度 / 热变形温度 / 后段 中段 前段 50210 170230 190250 240250 575 6596 (2)压力；注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像 聚酰胺 动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实 程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为 (3)时间；完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质- 16 - 量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为 35 秒，保压时间一般为 20120 秒，冷却时间一般为 30120 秒（这三个时间都 是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。确定成型周期的经验 数值 如表 3示。 表 3成型周期与壁厚关系 制件壁厚 /型周期 / s 制件壁厚 / 型周期 / s 0 5 5 5 2 5 8 5 经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如表 3示。 表 3制品成型工艺参数初步确定 特性 内容 特性 内容 注塑机类型 螺杆式 螺杆转速（ r/ 48 喷嘴形式 直通式 模具温度 50 喷嘴温度 ( ) 230 后段温度 ( ) 150210 中段温度 ( ) 170230 前段温度 ( ) 190250 注射压力 0 保压力 0 注射时间 s 压时间 s 5 冷却时间 s 20 其他时间 s 3 成型周期 s 30 成型收缩 (%) 燥温度 ( ) 6080 干燥时间 ( ) 13 后 处理温度 70 ，保温时间 2 小 时。 塑机的选择 塑机简介 1956 年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机 ,这是注塑成型工艺技术的一大突破 ,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的 30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的 50%产量最多的机种之一 . 注塑机的分类方式很多 ,目前尚未形成完全统一标准的分类方法 - 17 - 按设备外形特征分类 :卧式 ,立式 ,直角式 ,多工位注塑机； 按加工能力分类 :超小型 ,小型 ,中型 ,大型和超大型注塑机。 此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类 ,但日常生活中用的较少。 塑机基本参数 注塑机的主要参数有公称注射量 ,注射压力 ,注射速度 ,塑化能力 ,锁模力 ,合模装置的基本尺寸 ,开合模速度 ,空循环时间等 制造 ,购买和使用注塑机的主要依据 . 公称注塑量；指在对空注射的情况下 ,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时 ,注射装置所能达到的最大注射量 ,反映了注塑机的加工能力 . 注射压力；为了克服熔料流经喷嘴 ,浇道和型腔时的流动阻力 ,螺杆 (或柱塞 )对熔料必须施加足够的压力 ,我们将这种压力称为注射 压力 . 注射速率；为了使熔料及时充满型腔 ,除了必须有足够的注射压力外 ,熔料还必须有一定的流动速率 ,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度 . 常用的注射速率如表 3示。 表 3注射量 与 注射时间 的关系 注射量 / 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率 / 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射时间 /S 1 3 5 塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量 若塑化能力高而机器的空循环时间长 ,则不能发挥塑化装置的能力 ,反之则会加长成型周期 . 锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力 ,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开 . 合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸 ,拉杆空间 ,模板间最大开距 ,动模板的行程 ,模具 最大厚度与最小厚度等 开合模速度；为使模具闭合时平稳 ,以及开模 ,推出制件时不使塑料制件损坏 ,要求模板在整个行程中的速度要合理 ,即合模时从快到慢 ,开模时由慢到快在到停 . 空循环时间；在没有塑化 ,注射保压 ,冷却 ,取出制件等动作的情况下 ,完成一次循环所需的时间 . 择 注塑机 - 18 - 由公称注射量选定注射机 由注射量选定注射机 建模分析得（材料密度取 =: 总体积 V= 总质量 M= 流道凝 料 V=道凝料的体积 (质量 )是个未知数 ,根据手册取 估算 ,塑件越大则比例可以取的越小 )； 实际注射量为 :V 实 = 实际注射质量为 M 实 = 根据实际注射量应小于 公称注射量原则 , 即： V 实 (31) V 公 = V 实 / 一次成型的塑料重量（塑件与流道凝料之和）应在注塑机理论注射量的 10%间；既能保证制品质量，又可充分发挥设备的能力，则选 50%最佳。 塑件的形状较复杂，壁厚不均，也无特别高的精度要求，但是塑件的材料为聚酰胺度为中等，一般选用的压力为 100 查 ，聚酰胺 注射压力在 60件的结构较复杂，取 P=80 塑件的投影面积计算 A= 型腔的压力计算 P 腔 =2/3 P= 锁模力的计算 F= =2据计算，查表 2 初选柱塞式注射机 ： 射机有关参数的校核和最终选择 (1) 模具闭合高度的校核 安装模具的高度应满足： H 计模具高度为 H 总 =237于 大厚度为 以，模具闭合高度不能满足安装要求。 改选 ，最大装模高度 00最小装模高度 00 总 =237于二者之间，满足模具厚度安装要求 (2) 注塑机的有关参数 - 19 - 表 3注塑机的主要参数 具开模行程校核 模具开模行程应满足： z 其中： 注射机 z=300 注塑机型号 定注射量 125杆 （柱塞） 直径 42射压力 120射行程 115射方式 螺杆 式 锁模力 900大成型面积 320大开合模行程 300具最大厚度 300具最小厚度 200嘴圆弧半径 嘴孔直径 4 出形式 两侧 设有顶杆，机械顶出 动、定模固定板尺寸 428杆空间 260合模方式 液压、机械 液压泵 流量 100、 12L/力 动机功率 11热功率 5 器外形尺寸 3340 20 - 件的高度 +浇注系统的高度 +顶件的顶出高度 +（ 515+50+20+7=92见 z ， XS 毕 业 设 计 塑料盖注塑模设计 名 : 机械工程系 专业班级 : 模具设计与制造 学生姓名 : 学 号 : 指导教师姓名 : 指导教师职称 : 20 12 月 - 1 - 目 录 第一章 前言 . - 3 - . - 3 - . - 4 - . - 4 - . - 5 - 第二章 注塑件的设计 . - 9 - 能设计 . - 9 - 料 . - 9 - 构 . - 11 - 件工艺性分析 . - 12 - 第三章 注塑成型的准备 . - 14 - 塑成型工艺简介 . - 14 - 塑成 型工艺条件 . - 15 - . - 16 - . - 18 - . - 19 - . - 20 - 第四章 模具设计 . - 21 - 料配方说明 . - 21 - 型面的确定 . - 21 - . - 22 - . - 22 - . - 22 - . - 23 - . - 25 - . - 26 - . - 27 - . - 29 - . - 30 - . - 31 - 结论 . - 36 - 参考文献 . - 37 - 致谢 . - 38 - - 2 - 塑料盖注塑模设计 摘要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。 本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶 出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明； 通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理 . 关键词 塑料模具 分型面 标准 he is of in is 酰胺 to to of of is to s of of of of of to to to a in of he 3 - 第一章 前言 具工业在国民经济中的地位 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它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。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在 1989年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决 定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 60 90的产品的零件，组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件 ，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加， 2005 年将达到 170 种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有 80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种排量 80 多个车型， 1000 多个型号。单辆摩托车约有零件 2000 种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000 副模具，总价值为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也 存在巨大的模具市场。 目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。 - 4 - 种模具的分类和占有量 模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是 依靠三维的模具形腔是材料成型。 (1) 冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。 (2) 锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模 ，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。 (3) 塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的 35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。 (4) 压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的 6。 (5) 粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺 分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。 模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。 国模具工业的现状 自 20 世纪 80 年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。 20 世纪 90 年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在 1990 年仅 60亿元人民币， 1994 年增长到 130 亿元人民币， 1999 年已达到 245 亿元人民币， 2000 年增至 260270 亿元人民币。今后预计每年仍会以 1015的速度快速增长。 目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到- 5 - 了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的 “模具之乡 ”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷 加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占 50（中国台湾： 40），塑料模具约占 33（中国台湾： 48），压铸模具约占 6（中国台湾： 5），其他各类模具约占 11（中国台湾： 7）。 中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（ 19611981），成长期（ 19811991），成熟期（ 19912001）三个阶段。 萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。 1981 年 1991 年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自 1982 年起，台湾地区就将模具产业纳入 “策略性工业适用范围 ”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外 销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从 1985 年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等术，所以台湾模具业接触 术的时间相当早。 成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下， 1994 年， 1998 年，由台湾地区政府委托金属中心执行 “工业用模具技术研究与发展五年计划 ”与 “工业用模具技术应用与发展计划 ”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具 。 1997 年 11 月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ 同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。 界五大塑料生产国的产能状况 - 6 - 美国塑料 (原料 )的产量多年来一直雄居各国之首。早在 80 年代前期，美国塑料产量就已达 2000 万吨之多， 1986 年增至 23吨，占全球总产量 8100 吨的 此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势， 1988 年、 1990 年、 1992 年、 1994 年、 1996 年和 1998年分别增加到 2710 万吨、 2810 万吨、 3010 万吨、 3410 万吨、 4000 万吨和 4360 万吨，占世界总产量的比例从 1996 年起提高到 30以上。 2001 年美国塑料产量为 4170 万吨，其中以聚乙烯为最多，达 1500 多万吨。其次分别是氯乙烯 650 万吨、聚丙烯 720 万吨、聚苯乙烯对酞酸脂 320 万吨、聚苯乙烯 280 万吨。国内塑料 消费量 (产量 +进口量一出口量 )，美国也是全球最多的。美国的全部塑料消费量 2001 年为 4280 万吨。美国人均塑料消费量也是很高的， 2000 年为 159 公斤， 2001 年略减为 155 公斤 ，居全球第 3 位。美国现有各种大小塑料企事业单位 1 万多家，其中职工人数少于 50 人的占总数的 53， 50的占 21， 100500 人的占 23，超过 500 人的占近 4，职工总数近 90 万人。在美国塑料制品加工业的就职人数达 110 万， 2001 年的出货金额为 2150 亿美元，人均出货金额为195 美元。 德国是世界最大的塑料 (原料 )生产国之一，上世纪 90 年代初的 1991 年、 1992 年和 1993年，德国塑料产量都为 990 多万吨， 1994 年增达超过 1000 万吨的 1110 万吨 1998 年达近1300 万吨， 1999 年为近 1400 万吨， 2000 年增至 1550 万吨，超过日本为世界第 2 大塑料生产国， 2001 年上升为 1580 万吨， 2002 年已过 1600 万吨。 2001 年德国生产的种种塑料原料中，聚乙烯为 285 万吨 (低密度聚乙烯 160 万吨，高密度聚乙烯 125 万吨 )，氯乙烯 175万吨，聚丙烯 160 万吨。德国 2001 年的国内塑料消费量为 1280 万吨，其 中聚乙烯 265 万吨，聚丙烯 155 万吨氯乙烯 152 万吨。德国人均塑料消费量 2001 年为 160 公斤，在世界上仅少于比利时的 172 公斤，高于美国的 155 公斤，排在世界第 2 位。德国塑料制品加工业的职工总计有近 30 万人， 2001 年的出货金额为 360 亿美元，人均 126 美元。德国塑料制品加工企业中职工少于 50 人的占 44， 50100 人的占 28， 100500 人的占 25，500 人以上的占 4。 中国塑料工业多年持续高速增长， 1991 年产量仅为 250 万吨， 1995 年增为 350 万吨，1998 年超过 700 万吨，到 2002 年已增达约 1400 万吨，超过日本而成为世界第 3 大塑料原料生产国。中国今年塑料制品市场将持续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长，需求量将超过 2500 万吨。其中包装塑料制品今年需求量将超过 850 万吨，工程塑料制品需求量将达 400 万吨左右，建材塑料制品需求量将达 300 万吨以上，农用塑料制品需求量将在 500 万吨左右，日用塑料制品需求量约为 80- 7 - 万吨左右。 日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第 2 大塑料生产国。一直到 1997 年，日本塑料产量曾经连续多年增长，年产 量在 70 年代中期就已达 500 多万吨， 1987 年突破 1000万吨， 1991 年达约 1300 万吨， 1992 年和 1993 年因受日本经济下滑的影响，产量略有减少，分别降至 1258 和 1225 万吨。从 1994 年起产量再度增长， 1994 年、 1995 年和 1996年分别回升到 1300 万吨、 1400 万吨和 1470 万吨， 1997 年的产量又比上年增长 达到 1521 万吨，首次超过 1500 万吨。但这种增势在 1998 年受到遏制，产量大幅度减少。1998 年，日本塑料产量为 1390 万吨，比上年减少了 1999 年和 2000 年日本 塑料产量分别回升到 1432 万吨和 1445 万吨，但仍远未恢复到 1997 年的水平。 2001 年和 2002 年日本塑料产量再度下降至 1400 万吨以下的 1364 万吨和 1361 万吨。 2002 年日本塑料 (原料 )产量减为 1361 万吨。而中国则增为 1366 万吨，日本又退居第 4 位。 韩国塑料产量增长十分迅速， 1986 年超过 200 万吨， 1990 年增达 300 万吨， 1992 年突破 500 万吨， 1994 年、 1996 年和 1997 年分别上升到 600 多万吨、 700 多万吨和 800 多万吨， 1998 年产量增至 850 万吨， 1999 年突破 900 万 吨， 2001 年达 1200 万吨，跻身于世界 5 大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首， 2001 年产量为 340 万吨 (低密度聚乙烯 160 万吨，高密度聚乙烯 180 万吨 )，聚丙烯以 238 万吨排在第 2 位，其次分别是聚酯 161 万吨、氯乙烯 124 万吨、 S 树脂 86 万吨、聚苯乙烯 77 万吨。韩国国内塑料消费量 2001 年 420 万吨，只相当于产量的 1/3 略高。人均塑料消费量 2001 年为 106公斤，韩国塑料制品加工业的职工总数 2001 年为 人，出货金额为 85 亿美元，人均276 美元。 塑料产量位居世界前 10 名的国家和地区还有法国 660 万吨、比利时 600 万吨、中国台湾 598 万吨、加拿大 432 万吨和意大利 385 万吨 (均为 2001 年产量 )。 国模具技术的现状及发展趋势 20 世纪 80 年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模 具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工- 8 - 业的快速发展，成为模具制造强国。 中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48（约 122屏幕彩电塑壳注射模具， 容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具术，模具 的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 (1) 注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零 件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 (2) 加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。 (3) 推广 术；模具 术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。 (4) 重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提 高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 - 9 - 第二章 注塑件的设计 能设计 功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能 ,并达到一定的技术指标 承受外力的几率不大 ,如冲击载荷 ,振动 ,摩擦等情况比较少 ;塑件的工作温度是室温 ,这使得在材料选择时对热变形温度 ,脆化温度 ,分解温度的要求降低 ;作为一种日用品 ,生产批量应该是大批大量生产 ,这样 ,就必须考虑生产成本和模具寿命 ,在材料的选择时要综合各种因素 ;此外 ,塑料都会老化 ,作为一种光学 用品 ,还要考虑到材料的光氧化等问题 . 料 通常 ,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求 ,以及原材料厂家提供的材料性能数据 要考虑的主要是材料的力学性能 ,如屈服应力 ,弹性模量 ,弯曲强度 ,表面硬度等 其次才是成型难易和经济性问题 ,以下是对几种透光性能较好材料的性能对比，如表 2示。 表 2材料的特性 塑料名称 聚酰胺 伸强度 / 6672 弯曲强度 /10 95113 断裂伸长率 /% 2 80100 落球冲击强度 J/m 16 422 洛氏硬度（ M） 115 82 101 氧指数（ 变形温度 / 85 134 100 维卡软化点 / 105 153 120 马丁耐热温度 / 112 体积电阻率 / 017 10 1917 016 1014 1015 吸水率 % 光度 /% 8892 93 93 雾度 % 3 10 - 折射率 格（元 /吨） 11501230 3300041000 1950020700 和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材 料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的性能和成型特性比较，如表 2示。 表 2材料的性能和成型特性比较 塑料 品种 性能特点 成 型 特 点 模具设计 注意事项 使用温度 主要用途 聚苯乙烯 ( 非结 晶型 ) 透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，抗冲击强度差，化学稳定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射时应防止溢料，制品易产生内应力，易开裂 因流动性好，适宜用点浇口，但因热膨胀大，塑件中 不宜有嵌件 80 装饰制品，仪表壳，绝缘零件，容器，泡沫塑料，日用品等 有机玻璃（非结晶型） 透光率最好，质轻坚韧，电气绝缘性好 /但表面硬度不高，质脆易开裂，化学稳定性较好，但不耐无机酸，易溶于有机溶剂 流动性差，易产生流痕，缩孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射时速度不能太高 合理设计浇注系统，便于充型，脱模斜度尽可能大，严格控制料温与模温，以防分解 收缩率取 80 透明制品，如窗玻璃，光学镜片，灯罩等 聚碳酸酯（非结晶型） 透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯 耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好 尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采用金属嵌件，脱模斜度 2 130 脆化温度为100 在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等 以上的性能分析对比中看出 ,在透光度方面三种材料相差不大，成型特性上以聚碳酸酯为好，由于是一般性民用品，所以价格上是需要考虑的，我们主要要求是价格和透光度 ,其它如拉伸强度 ,断裂伸长率等则是次 要考虑的指标 (这由塑件的工作环境决定 ). 聚酰胺- 11 - 塑件材料 是最初选定的 所拥有的特性符合我们的塑件要求，但这些不是我们主要考虑的。 构 图 2原始零件图 塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性 一方面成型会对塑件的结构 ,形状 ,尺寸精度等诸方面提出要求 ,以便降低模具结构的复杂程度和制造难度 ,保证生产出价廉物美的产品 ;另一方面 ,模具设计者通过对给 定塑件的结构工艺性进行分析 ,弄清塑件生产的难点 ,为模具设计和制造提供依据 . 厚 各种塑件 ,不论是结构件还是板壁 ,根据使用要求具有一定的厚度 ,以保证其力学强度 在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚 ,不仅可以节 约原材料 ,降低生产成本 ,而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短 ,提高 生产率 ;其次可避免因过厚产生的凹陷 ,缩孔 ,夹心等质量上的缺陷 酰胺 最小壁厚 .6 脱模斜度 由于塑件成型时冷却过程中产生收缩 ,使其紧箍 在凸模或型芯上 ,为了便于脱模 ,防止因脱模力过 - 12 - 大而拉坏塑件或使其表面受损 ,与脱模方向平行的塑件 内 ,外表面都应具有合理的斜度 酰胺 脱模斜度推荐值 : 制件外表面 35 制件内表面 301 塑件内表面在造型 时就有弧度 ,如果要有 脱模斜度就是在凹槽和锁位处 ,这不仅对脱模有好处，而且可以更好的锁紧 。 角 塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。圆角的取值与应力集中的关系遵循 R/T 函数关系，当 R/T=后应力集中变的缓和，该塑件大部分的圆角取 大值取到 强肋的圆角半径值关系如表 2示。 表 2肋的圆角半径值关 系表 肋的高度 /3 1319 19 圆角半径 /件上其它的特征还有如孔等，各个特征都有其设计原则和特殊功能，因为该塑件没有涉及，所以就不一一介绍 件 工艺性分析 件技术要求和生产要求 该塑件为盖状，可用于防尘。根据要求，采用小批量生产，采用注塑成型。 根据要求，材料采用聚酰胺 料，聚酰胺 硬而脆，制品易带静电，表面易吸尘埃。 收缩率为 5 ；溢边值为 理性能 电绝缘性尤其高频绝缘性优良 ,无色透明 ,透光率仅次于有机玻璃 耐水性 ,化学稳定性良好 ,强度一般 易产生应力脆裂 汽油等溶剂 ,适合制作绝缘透明件 成型性能 无定形料 ,吸湿小 ,不须充分干燥 ,不易分解 易产生内应力 ,流动- 13 - 性能好 宜用高料温 ,高模温 ,低注射压力延长注射时间有利于降低内应力 ,防止缩孔变形 可用各种形式浇口 ,浇口与塑件圆弧连接 ,以免去处浇口时损坏塑件 ,脱模斜 度大 ,顶出均匀 ,塑件壁厚均匀 ,最好不带镶件 ,有镶件要预热 . 件尺寸精度分析 查表（ 3 9） 1 80+100+ 均为 精度， 80+精度 87 16 33 15 为 “低精度尺寸” 精度等级均不高。 其余的尺寸无特殊要求，其尺寸公差均按 精度查取 则有： 200+1150+380+140+塑件表 面质量分析 必须避免在塑件的分型面处出现毛边； 注意通孔处不出现锐边； 根据塑件的尺寸要求，塑件有较好成型性能； 塑件本身有一定斜度，利于脱模； 从塑件结构看，设置一个分型面。 - 14 - 第三章 注塑成型的准备 塑成型工艺简介 注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的 保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为三个阶段的工作。 图 3塑成型压力 时间曲线 (1)物料准备；成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验，并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料 制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。 (2)注塑过程；塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分为注射，保压，倒流和冷却四个阶段，注塑过程可以用如图所示 示。图中 表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（ T=，熔体压力迅速上升，达到最大值 时间 料仍处于螺杆（或柱塞）的压力下，熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子（分子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）容易被凝结，所以这一阶段是大分子 定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束（时间从 由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中，塑料凝结时的压力和温度是决定- 15 - 塑料制件平均收缩率的重要因素。 (3)制件后处理；由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起时效变形外，还会使制件 的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。 故 有的塑件需要进行后处理，常用的后处理方法有退火和调湿两种。 退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力，此外，退火还可以对制件进行解除取向，并降低制件硬度和提高韧性，温度一般在塑件使用温度以上的 1020 度至热变形温度以下 1020 度之间；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件 点为 121 ，加热温度为 100 121 ，保温时间与制件厚度有关，通常取 2 9 小时。 塑成型工艺条件 (1)温度；注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生 “流涎现象 ”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。 聚酰胺 与温度的经验数据如表 3示。 表 3温度的经验数据 料筒温度 / 喷嘴温度 / 模具温度 / 热变形温度 / 后段 中段 前段 50210 170230 190250 240250 575 6596 (2)压力；注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像 聚酰胺 动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实 程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为 (3)时间；完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质- 16 - 量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为 35 秒，保压时间一般为 20120 秒，冷却时间一般为 30120 秒（这三个时间都 是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。确定成型周期的经验 数值 如表 3示。 表 3成型周期与壁厚关系 制件壁厚 /型周期 / s 制件壁厚 / 型周期 / s 0 5 5 5 2 5 8 5 经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如表 3示。 表 3制品成型工艺参数初步确定 特性 内容 特性 内容 注塑机类型 螺杆式 螺杆转速（ r/ 48 喷嘴形式 直通式 模具温度 50 喷嘴温度 ( ) 230 后段温度 ( ) 150210 中段温度 ( ) 170230 前段温度 ( ) 190250 注射压力 0 保压力 0 注射时间 s 压时间 s 5 冷却时间 s 20 其他时间 s 3 成型周期 s 30 成型收缩 (%) 燥温度 ( ) 6080 干燥时间 ( ) 13 后 处理温度 70 ，保温时间 2 小 时。 塑机的选择 塑机简介 1956 年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机 ,这是注塑成型工艺技术的一大突破 ,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的 30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的 50%产量最多的机种之一 . 注塑机的分类方式很多 ,目前尚未形成完全统一标准的分类方法 - 17 - 按设备外形特征分类 :卧式 ,立式 ,直角式 ,多工位注塑机； 按加工能力分类 :超小型 ,小型 ,中型 ,大型和超大型注塑机。 此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类 ,但日常生活中用的较少。 塑机基本参数 注塑机的主要参数有公称注射量 ,注射压力 ,注射速度 ,塑化能力 ,锁模力 ,合模装置的基本尺寸 ,开合模速度 ,空循环时间等 制造 ,购买和使用注塑机的主要依据 . 公称注塑量；指在对空注射的情况下 ,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时 ,注射装置所能达到的最大注射量 ,反映了注塑机的加工能力 . 注射压力；为了克服熔料流经喷嘴 ,浇道和型腔时的流动阻力 ,螺杆 (或柱塞 )对熔料必须施加足够的压力 ,我们将这种压力称为注射 压力 . 注射速率；为了使熔料及时充满型腔 ,除了必须有足够的注射压力外 ,熔料还必须有一定的流动速率 ,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度 . 常用的注射速率如表 3示。 表 3注射量 与 注射时间 的关系 注射量 / 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率 / 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射时间 /S 1 3 5 塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量 若塑化能力高而机器的空循环时间长 ,则不能发挥塑化装置的能力 ,反之则会加长成型周期 . 锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力 ,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开 . 合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸 ,拉杆空间 ,模板间最大开距 ,动模板的行程 ,模具 最大厚度与最小厚度等 开合模速度；为使模具闭合时平稳 ,以及开模 ,推出制件时不使塑料制件损坏 ,要求模板在整个行程中的速度要合理 ,即合模时从快到慢 ,开模时由慢到快在到停 . 空循环时间；在没有塑化 ,注射保压 ,冷却 ,取出制件等动作的情况下 ,完成一次循环所需的时间 . 择 注塑机 - 18 - 由公称注射量选定注射机 由注射量选定注射机 建模分析得（材料密度取 =: 总体积 V= 总质量 M= 流道凝 料 V=道凝料的体积 (质量 )是个未知数 ,根据手册取 估算 ,塑件越大则比例可以取的越小 )； 实际注射量为 :V 实 = 实际注射质量为 M 实 = 根据实际注射量应小于 公称注射量原则 , 即： V 实 (31) V 公 = V 实 / 一次成型的塑料重量（塑件与流道凝料之和）应在注塑机理论注射量的 10%间；既能保证制品质量，又可充分发挥设备的能力，则选 50%最佳。 塑件的形状较复杂，壁厚不均，也无特别高的精度要求，但是塑件的材料为聚酰胺度为中等，一般选用的压力为 100 查 ，聚酰胺 注射压力在 60件的结构较复杂，取 P=80 塑件的投影面积计算 A= 型腔的压力计算 P 腔 =2/3 P= 锁模力的计算 F= =2据计算，查表 2 初选柱塞式注射机 ： 射机有关参数的校核和最终选择 (1) 模具闭合高度的校核 安装模具的高度应满足： H 计模具高度为 H 总 =237于 大厚度为 以，模具闭合高度不能满足安装要求。 改选 ，最大装模高度 00最小装模高度 00 总 =237于二者之间，满足模具厚度安装要求 (2) 注塑机的有关参数 - 19 - 表 3注塑机的主要参数 具开模行程校核 模具开模行程应满足： z 其中： 注射机 z=300 注塑机型号 定注射量 125杆 （柱塞） 直径 42射压力 120射行程 115射方式 螺杆 式 锁模力 900大成型面积 320大开合模行程 300具最大厚度 300具最小厚度 200嘴圆弧半径 嘴孔直径 4 出形式 两侧 设有顶杆，机械顶出 动、定模固定板尺寸 428杆空间 260合模方式 液压、机械 液压泵 流量 100、 12L/力 动机功率 11热功率 5 器外形尺寸 3340 20 - 件的高度 +浇注系统的高度 +顶件的顶出高度 +（ 515+50+20+7=92见 z ， XS