畢業(yè)設計（論文）心形臺燈塑料注塑模具設計

1、摘 要塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產品的生產過程和提高產品質量有很大意義。本設計介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結構與工作原理，對注塑產品提出了基本的設計原則；詳細介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設計過程，并對模具強度要求做了說明；最后介紹了當今世界上最為普及的三維cad/cam系統(tǒng)標準軟件pro/engneer的program模塊，對導柱和導套進行了參數(shù)化設計。通過本設計，可以對注塑模具有一個初步的認識，注意到設計中的某些細節(jié)問題，了解模具結構及工作原理；通過對program的

2、學習，可以建立較簡單零件的零件庫，從而有效的提高工作效率。關鍵詞：塑料模具；參數(shù)化；鑲件；分型面abstract plastic industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mold is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product

3、 quality to have the very big significance. this design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; introduced in detail the

4、 cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request; finally introduced now in the world the most popular three dimensional cad/cam system standard s

5、oftware pro/engneers program module, and led the wrap to the guide pillar to carry on the parametrization design.through this design, may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work; throu

6、gh to the program study, may establish the simple components the components storehouse, thus effective enhancement working efficiency.key word: the plastic mold;the parametrization; inlays;divides the profile.目 錄摘 要iabstractii第一章 前 言11.1 模具工業(yè)在國民經濟中的地位11.2 世界五大塑料生產國的產能狀況11.3 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢3第二章 注塑件的設計

7、42.1 功能設計42.2 材料選擇42.3 結構設計62.4 塑件的尺寸精度及表面質量8第三章 注塑成型的準備103.1 注塑成型工藝簡介103.2 注塑成型工藝條件113.3注塑機的選擇133.4 注射機的校核15第四章 模具設計184.1 塑料配方說明184.2 分型面的確定184.3型腔數(shù)目的確定194.4澆口確定194.5模具材料的選擇194.6澆注系統(tǒng)設計204.7模架的確定234.8導向與定位機構264.9頂出系統(tǒng)設計264.10成型零件工作尺寸的計算314.11冷卻系統(tǒng)設計34結 論37參考文獻38致 謝39附 錄40第一章 前 言1.1 模具工業(yè)在國民經濟中的地位模具是制造業(yè)

8、的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量，效益和新產品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。早在1989年3月中國政府頒布的關于當前產業(yè)政策要點的決定中，將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。模具工業(yè)既是高新技術產業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產業(yè)化的重要領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，

9、航空，航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中6090的產品的零件，組件和部件的生產加工。目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數(shù)控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產周期，溝通外貿渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經濟的發(fā)展有著特別重要的意義。1.2 世界五大塑料生產國的產能狀況美國塑料(原料)的產量多年來一直雄居各國之首。早在80年代前期，美國塑料產量就已達2000萬噸之多，1986年增至23l0萬

10、噸，占全球總產量8100噸的28.5，此后美國塑料產量繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)定增長之勢， 2001年美國塑料產量為4170萬噸，其中以聚乙烯為最多，達1500多萬噸。其次分別是氯乙烯650萬噸、聚丙烯720萬噸、聚苯乙烯對酞酸脂320萬噸、聚苯乙烯280萬噸。國內塑料消費量美國也是全球最多的。美國的全部塑料消費量2001年為4280萬噸。美國人均塑料消費量也是很高的， 2001年為155公斤 ，居全球第3位。美國現(xiàn)有各種大小塑料企事業(yè)單位1萬多家，其中，100500人的占23，超過500人的占近4，職工總數(shù)近90萬人。在美國塑料制品加工業(yè)的就職人數(shù)達110萬，2001年的出貨金額為2150億美元，人均出貨

11、金額為195美元。德國是世界最大的塑料(原料)生產國之一，上世紀90年代初的1991年、1992年和1993年，德國塑料產量都為990多萬噸， 1998年達近1300萬噸， 2000年增至1550萬噸，超過日本為世界第2大塑料生產國，2001年上升為1580萬噸，2002年已過1600萬噸。2001年德國生產的塑料原料中，聚乙烯為285萬噸，氯乙烯175萬噸。德國2001年的國內塑料消費量為1280萬噸，其中聚乙烯265萬噸，氯乙烯152萬噸。德國人均塑料消費量2001年為160公斤，在世界上僅少于比利時的172公斤，高于美國的155公斤，排在世界第2位。德國塑料制品加工業(yè)的職工總計有近30萬

12、人，2001年的出貨金額為360億美元，人均126美元。德國塑料制品加工企業(yè)中職工少于50人的占44，50100人的占28，100500人的占25，500人以上的占4。中國塑料工業(yè)多年持續(xù)高速增長，1991年產量僅為250萬噸，1995年增為350萬噸，1998年超過700萬噸，到2002年已增達約1400萬噸，超過日本而成為世界第3大塑料原料生產國。中國今年塑料制品市場將持續(xù)走強，在包裝、工程、建材和日用塑料制品等領域都將有較大幅度的增長，需求量將超過2500萬噸。其中包裝塑料制品今年需求量將超過850萬噸，工程塑料制品需求量將達400萬噸左右，建材塑料制品需求量將達300萬噸以上，農用塑料

13、制品需求量將在500萬噸左右，日用塑料制品需求量約為80萬噸左右。日本在很長的時期內都是僅次于美國的世界第2大塑料生產國。一直到1997年，日本塑料產量曾經連續(xù)多年增長，年產量在70年代中期就已達500多萬噸，1987年突破1000萬噸，1991年達約1300萬噸，1992年和1993年因受日本經濟下滑的影響，產量略有減少，分別降至1258和1225萬噸。從1994年起產量再度增長，1994年、1995年和1996年分別回升到1300萬噸、1400萬噸和1470萬噸，1997年的產量達到1521萬噸，首次超過1500萬噸。1998年，日本塑料產量為1390萬噸，比上年減少了8.7。1999年和

14、2000年日本塑料產量分別回升到1432萬噸和1445萬噸，但仍遠未恢復到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料產量再度下降至1400萬噸以下的1364萬噸和1361萬噸。2002年日本塑料(原料)產量減為1361萬噸。而中國則增為1366萬噸，日本又退居第4位。韓國塑料產量增長十分迅速，1986年超過200萬噸，1990年增達300萬噸，1992年突破500萬噸，1994年、1996年和1997年分別上升到600多萬噸、700多萬噸和800多萬噸，1998年產量增至850萬噸，1999年突破900萬噸，2001年達1200萬噸，躋身于世界5大塑料生產國之列。韓國塑料原料產品中以聚乙

15、烯居首，2001年產量為340萬噸(低密度聚乙烯160萬噸，高密度聚乙烯180萬噸)，聚丙烯以238萬噸排在第2位，其次分別是聚酯161萬噸、氯乙烯124萬噸、聚苯乙烯77萬噸。韓國國內塑料消費量2001年420萬噸，只相當于產量的1/3略高。人均塑料消費量2001年為106公斤，韓國塑料制品加工業(yè)的職工總數(shù)2001年為3.1萬人，出貨金額為85億美元，人均276美元。塑料產量位居世界前10名的國家和地區(qū)還有法國660萬噸、比利時600萬噸、中國臺灣598萬噸、加拿大432萬噸和意大利385萬噸(均為2001年產量)。1.3 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢20世紀80年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具

16、工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產值已超過機床工業(yè)的產值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。中國塑模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經了半個多世紀，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產48（約122cm）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5kg

17、大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產照相機塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經過多年的努力，在模具cad/cae/cam技術，模具的電加工和數(shù)控加工技術，快速成型與快速制模技術，新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質量仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國

18、際先進水平的距離。（1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。（2）推廣cad/cam/cae技術；模具cad/cam/cae技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具cad/cam/cae技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。（4）重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術，高速銑削加工技術，以及自動研磨拋光技術將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。第二章 注塑件的設計2.1 功能設計功能設計

19、是要求塑件應具有滿足使用目的功能，并達到一定的技術指標.該塑件是日用品，承受外力的幾率不大，如沖擊載荷，振動，摩擦等情況比較少；塑件的工作溫度是室溫，這使得在材料選擇時對熱變形溫度，脆化溫度，分解溫度的要求降低；作為一種日用品，生產批量應該是大批大量生產，這樣，就必須考慮生產成本和模具壽命，在材料的選擇時要綜合各種因素；此外，塑料都會老化，作為一種光學用品，還要考慮到材料的光氧化等問題。2.2 材料選擇通常，選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求，以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù)。對于常溫工作狀態(tài)下的結構件來說，要考慮的主要是材料的力學性能，如屈服應力，彈性模量，彎曲強度，表面

20、硬度等。該塑件對材料的要求首先必須是透光性好，其次才是成型難易和經濟性問題，以下是對幾種透光性能較好材料的性能對比，如表2-1所示。表2-1 材料的特性特性 塑料名稱ps pc pmma拉伸強度/mpa51.9 6672彎曲強度/mpa11095113斷裂伸長率/%280100落球沖擊強度j/m16422洛氏硬度（m）11582101氧指數(shù)（oi）18.124.917.3熱變形溫度/ 85134100維卡軟化點/105153120馬丁耐熱溫度/112體積電阻率/cm10102.1101010吸水率% 0.050.131.19透光度/%88929393霧度% 30.90.9折射率 1.5921.

21、5861.492價格（元/噸）1150123033000410001950020700和機械加工一樣要考慮到加工工藝問題，模具成型也要考慮到材料的注塑特性，在各特點都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標準，以下是三種材料的性能和成型特性比較，如表2-2所示。表2-2 材料的性能和成型特性比較塑料品種性能特點成型特點模具設計注意事項使用溫度主要用途聚苯乙烯（非結晶型）透明性好，電性能好，抗拉強度高，耐磨性好，質脆，抗沖擊強度差，化學穩(wěn)定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射時應防止溢料，制品易產生內應力，易開裂因流動性好，適宜用點澆口，但因熱膨脹大，塑件中 不宜有嵌件3080裝飾

22、制品，儀表殼，絕緣零件，容器，泡沫塑料，日用品等有機玻璃（非結晶型）透光率最好，質輕堅韌，電氣絕緣性好/但表面硬度不高，質脆易開裂，化學穩(wěn)定性較好，但不耐無機酸，易溶于有機溶劑流動性差，易產生流痕，縮孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射時速度不能太高合理設計澆注系統(tǒng)，便于充型，脫模斜度盡可能大，嚴格控制料溫與模溫，以防分解，收縮率取0.3580透明制品，如窗玻璃，光學鏡片，燈罩等聚碳酸酯（非結晶型）透光率較高，介電性能好，吸水性小，力學性能好，抗沖擊，抗蠕變性能突出，但耐磨性差，不耐堿，酮，酯耐寒性好，熔融溫度高，黏性大，成型前需干燥，易產生殘余應力，甚至裂紋，質硬，易損模具，使用性能好盡

23、可能使用直接澆口，減小流動阻力，塑料要干燥，不宜采用金屬嵌件，脫模斜度2130脆化溫度100在機械上做齒輪，凸輪，蝸輪，滑輪等，電機電子產品零件，光學零件等以上的性能分析對比中看出，在透光度方面三種材料相差不大，成型特性上以聚碳酸酯為好，由于是一般性民用品，所以價格上是需要考慮的，我們主要要求是價格和透光度，其它如拉伸強度，斷裂伸長率等則是次要考慮的指標(這由塑件的工作環(huán)境決定)，最終選定ps為塑件材料。因為除了質脆和抗拉強度不如其它兩種材料外，它所擁有的特性符合我們的塑件要求。2.3 結構設計塑料制件的結構工藝性是指塑件結構對成型工藝方法的適應性。在塑料生產過程中，一方面成型會對塑件的結構，

24、形狀，尺寸精度等諸方面提出要求，以便降低模具結構的復雜程度和制造難度，保證生產出價廉物美的產品；另一方面，模具設計者通過對給定塑件的結構工藝性進行分析，弄清塑件生產的難點，為模具設計和制造提供依據(jù)。2.3.1 對塑件的修改說明 塑件要求能夠放置一對7#電池，安放小燈泡，外接系帶，所以要考慮到電池和燈泡的固定，開關的安放問題，關于零件的造型圖如圖2-3所示，詳細結構可參考零件圖紙。 （1）外型輪廓；原零件2d圖的心型曲線不規(guī)則，如圖2-1和2-2所示。在用pro/e造型時總會造成曲面不能加厚的問題，用修剪曲面的辦法雖然能解決加厚問題，但整個塑件也不規(guī)則，給后續(xù)工作帶來不便.所以在保證基本外型的前

25、提下對尺寸做了修改，目的是為了造型。（2）結構；原圖形有兩個小而薄的吊耳，且置于塑件外端，考慮到ps料硬而脆，這會使得兩個吊耳極易損壞，所以，改兩個吊耳為一個，設計吊耳，燈泡在塑件中心位置，如圖2-2所示，這樣起到吊掛作用又不易損壞。設計凹槽使兩半燈罩配合，設置了三個鎖位加強。最終確定的尺寸如圖2-2所示。2.3.2 壁厚 各種塑件，不論是結構件還是板壁，根據(jù)使用要求具有一定的厚度，以保證其力學強度.一般地說，在滿足力學性能的前提下厚度不宜過厚，不僅可以節(jié)約原材料，降低生產成本，而且使塑件在模具內冷卻或固化時間縮短，提高生產率；其次可避免因過厚產生的凹陷，縮孔，夾心等質量上的缺陷。以下是ps的

26、壁厚推薦值:最小壁厚mm小型件壁厚mm中型件壁厚mm大型件壁厚mm0.75 1.25 1.6 3.25.4該塑件屬于中小型件，從圖上看，塑件邊緣的壁很厚，達到5mm，殼體取中型件壁厚1.6，這樣使得整個塑件的壁厚是不均勻的，但若減小邊緣壁厚，則對塑件的推出不利，而且有可能使電池不能安裝。邊緣壁厚可用來放置推桿或推板。2.3.3 脫模斜度 由于塑件成型時冷卻過程中產生收縮，使其緊箍在凸?；蛐托旧希瑸榱吮阌诿撃?，防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損，與脫模方向平行的塑件內，外表面都應具有合理的斜度。以下是ps的脫模斜度推薦值: 制件外表面 制件內表面 塑件內表面在造型時就有弧度，如果要有脫模斜

27、度就是在凹槽和鎖位處，這不僅對脫模有好處，而且可以更好的鎖緊。2.3.4 加強肋塑件上適當設置的加強肋可以防止塑件的翹曲變形；沿著物料流動方向的加強肋還能降低充模阻力，提高融體流動性，避免氣泡，縮孔和凹陷等現(xiàn)象的產生。在該塑件中的加強肋起到引導物料流動的作用同時又對電池進行定位，高度比分型面低1mm，脫模斜度取2度，頂部倒圓角，低部倒角r，寬度取0.5t。通常加強肋的設計原則為高度低（過高時容易在彎曲和沖擊負荷作用下受損），寬度小，而數(shù)量多為好（塑件形狀所允許的情況下）。2.3.5 圓角塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時才采用尖角結構。尖角容易產生應力集中，在受力

28、或受沖擊載荷時會發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時也有利于融料在模具型腔內的流動和塑件的脫模。圓角的取值與應力集中的關系遵循r/t函數(shù)關系，當r/t=0.6以后應力集中變的緩和，該塑件大部分的圓角取r1，較大值取到r3。加強肋的圓角半徑值關系如表2-3所示。表2-3 肋的圓角半徑值關系表肋的高度/mm6.56.513131919圓角半徑/mm0.81.51.53.02.55.036.5塑件上其它的特征還有如孔，螺紋，嵌件，鉸鏈，文字和花紋等，各個特征都有其設計原則和特殊功能。 2.4 塑件的尺寸精度及表面質量2.4.1尺寸精度（1）尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質量的首要標準

29、，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設計時總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。對塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來確定尺寸公差，該塑件是一般民用品，所以精度要求為一般精度即可，但是由于要保證兩半殼體的閉合，所以在凹槽和鎖位處應該對精度要求高些，對其要有公差配合要求，應選擇高精度。根據(jù)精度等級選用表，ps的高精度為2級，一般精度為3級。根據(jù)塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在100120范圍內，取mt2b級的公差數(shù)值為0.52 mm，mt3b級的公差數(shù)值為0.78 mm。（2）尺寸精度的組成及影響因素；制品尺寸誤差構成為： =+ （21）式中 制件總的成型誤差； 塑料

30、收縮率波動所引起的誤差； 模具成型零件制造精度所引起的誤差； 模具磨損后所引起的誤差； 模具安裝，配合間隙引起的誤差；影響塑料制品尺寸精度的因素比較復雜，歸納有以下三個方面：（1）模具 模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素。（2）塑料材料 主要是收縮率的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大。（3）成型工藝 成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮，從而影響尺寸精度。2.4.2塑件的表面質量表面質量是一個相當大的概念，包括微觀的幾何形狀和表面層的物理-力學性質兩方面技術指標，而不是單純的表面粗糙度問題。塑件的表觀缺陷是其特有的質量指標，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔

31、壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。該塑件要求對型腔拋光，所以對粗糙度的要求比較高，查表得ps拋光后順紋路方向的表面粗糙度為0.02m，垂直紋路方向的表面粗糙度為0.26m。第三章 注塑成型的準備3.1 注塑成型工藝簡介注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機的料斗送入高溫的機筒內加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作。（1）物料準備

32、；成型前應對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質等進行檢驗，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標。對于吸濕性強的塑料，應根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進行適當?shù)念A熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對模具進行適當?shù)念A熱，以避免收縮應力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。（2）注塑過程；塑料在料筒內經過加熱達到流動狀態(tài)后，進入模腔內的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，注塑過程可以用如圖所示3-1所示。圖中t0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻；當模腔充滿熔體（t=t1）時，熔體壓力迅速上升，達到最大值p0。從時間t1到t2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續(xù)流

33、入模腔內以彌補因冷卻收縮而產生的空隙。由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結束（時間從t2到t3），由于模腔內的壓力比流道內高，會發(fā)生熔體倒流，從而使模型腔內的壓力迅速下降。倒流一直進行到澆口處熔體凝結時為止。其中，塑料凝結時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。（3）制件后處理；由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內經常出現(xiàn)不均勻的結晶、取向和收縮

34、，導致制件內產生相應的結晶、取向和收縮應力，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學性能，光學性能及表觀質量變壞，嚴重時會開裂。故有的塑件需要進行后處理，常用的后處理方法有退火和調濕兩種。退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應力，此外，退火還可以對制件進行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的1020度至熱變形溫度以下1020度之間；調濕處理是一種調整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強、而且容易氧化的聚酰胺等塑料制件。調濕處理所用的加熱介質一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點121，加熱溫度100121，保溫時間與制件厚度有關，通常取29小時）。3.2 注塑成型工藝條

35、件1）溫度；注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。ps料與溫度的經驗數(shù)據(jù)如表3-1所示。表3-1 溫度的經驗數(shù)據(jù)料筒溫度/噴嘴溫度/模具溫度/熱變形溫度/后段中段前段1.82mpa0.45mpa15021017023019025024025057565962）壓力；注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，

36、提供充模速度及對熔料進行壓實等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關。對于像ps流動性好的料，保壓力應該小些，以避免產生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產經驗，背壓的使用范圍約為3.427.5mpa。3）時間；完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質量的

37、前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產中注射時間一般為35秒，保壓時間一般為20120秒，冷卻時間一般為30120秒（這三個時間都是根據(jù)塑件的質量來決定的，質量越大則相應的時間越長）。確定成型周期的經驗數(shù)值如表3-2所示。表3-2 成型周期與壁厚關系制件壁厚 / mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 經過上面的經驗數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設置也不

38、一致，結合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表3-3所示。表3-3 制品成型工藝參數(shù)初步確定特性內容特性內容注塑機類型螺桿式螺桿轉速（r/min）48噴嘴形式直通式模具溫度50噴嘴溫度()230后段溫度()150210中段溫度()170230前段溫度()190250注射壓力(mpa)90保壓力(mpa)80注射時間(s)1.5保壓時間(s)5冷卻時間(s)20其他時間(s)3成型周期(s)30成型收縮(%)0.6干燥溫度()6080干燥時間()13 后處理溫度70，保溫時間2小時。3.3注塑機的選擇3.3.1 注塑機簡介1956年制造出世界上第一臺往復螺桿式注塑機，這是注塑成型工藝技術的一

39、大突破，目前注塑機加工的塑料量是塑料產量的30%；注塑機的產量占整個塑料機械產量的50%。成為塑料成型設備制造業(yè)中增長最快，產量最多的機種之一。注塑機的分類方式很多，目前尚未形成完全統(tǒng)一標準的分類方法。常用的說法有:（1）按設備外形特征分類：臥式，立式，直角式，多工位注塑機；（2）按加工能力分類：超小型，小型，中型，大型和超大型注塑機。3.3.2 注塑機基本參數(shù)注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量，注射壓力，注射速度，塑化能力，鎖模力，合模裝置的基本尺寸，開合模速度，空循環(huán)時間等。這些參數(shù)是設計，制造，購買和使用注塑機的主要依據(jù)。(1)公稱注塑量；指在對空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程

40、時，注射裝置所能達到的最大注射量，反映了注塑機的加工能力。(2)注射壓力；為了克服熔料流經噴嘴，澆道和型腔時的流動阻力，螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力，我們將這種壓力稱為注射壓力。(3)注射速率；為了使熔料及時充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，熔料還必須有一定的流動速率，描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度。常用的注射速率如表3-4所示。表3-4 注射量與注射時間的關系注射量/cm125250500100020004000600010000注射速率/cm/s125200333570890133016002000注射時間/s11.251.51.752.2533.755(4)塑

41、化能力；單位時間內所能塑化的物料量.塑化能力應與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調，若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之則會加長成型周期。(5)鎖模力；注塑機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力，在此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開。(6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸，拉桿空間，模板間最大開距，動模板的行程，模具最大厚度與最小厚度等。這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍。(7)開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn)，以及開模，推出制件時不使塑料制件損壞，要求模板在整個行程中的速度要合理，即合模時從快到慢，開模時由慢到快在到停。(8)空循環(huán)時間；在沒有塑化，注射保

42、壓，冷卻，取出制件等動作的情況下，完成一次循環(huán)所需的時間。3.3.3選擇注塑機（1）由公稱注射量選定注射機由注射量選定注射機.由pro/e建模分析得（材料密度?。?總體積v=49.3cm； 總質量m=56.5g；流道凝料v=0.5v(流道凝料的體積(質量)是個未知數(shù)，根據(jù)手冊取0.5v(0.5m)來估算，塑件越大則比例可以取的越小)；實際注射量為: v=49.31.5=73.95 cm；實際注射質量為: m=1.5m=56.51.5=84.75g；根據(jù)實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則， 即： 0.8 （31）= /0.8=79.350.8=92.44 cm；（2）由鎖模力選定注射機ff=

43、ap （32）=2p =23010=569.91 kn式中 f注射機的鎖模力（n）； a塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和；p型腔壓力，取p=30mp ； d取塑件的平均直徑，d=110.5，d110mm ；結合上面兩項的計算，初步確定注塑機為表3-5所示，查國產注射機主要技術參數(shù)表取sz-160/1000，主要技術參數(shù)如下。表3-5 國產注射機sz-160/1000技術參數(shù)表特性內容特性內容結構類型臥拉桿內間距(mm)360260理論注射容積（cm）179移模行程(mm)280螺桿(柱塞)直徑(mm)44最大模具厚度(mm)360注射壓(mp)132最小模具厚度(mm)170注射速率(g

44、/s)110鎖模形式(mm)液壓塑化能力(g/s)10.5模具定位孔直徑(mm)120螺桿轉速(r/min)10150噴嘴球半徑(mm)10鎖模力(kn)1000噴嘴口直徑-3.4 注射機的校核3.4.1 最大注塑量的校核為確保塑件質量，注塑模一次成型的塑件質量（包括流道凝料質量）應在公稱注塑量的35%75%范圍內，最大可達80%，最小不小于10%。為了保證塑件質量，充分發(fā)揮設備的能力，選擇范圍通常在50%80%。 v =73.95 cm； v179 cm； =41.3% 滿足要求。3.4.2 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力： fk ap （3

45、3）1.223010 683.892 kn 滿足要求。式中 f注塑機額定鎖模力：1000kn； k安全系數(shù)，通常取1.11.2，取k=1.2；3.4.3 塑化能力的校核 由3.2.3初定的成型周期為30秒計算，實際要求的塑化能力為即：=2.465（g/s），小于注塑機的塑化能力10.5（g/s），說明注射機能完全滿足塑化要求。3.4.4 噴嘴尺寸校核在實際生產過程中，模具的主流道襯套始端的球面半徑r2取比注射機噴嘴球面半徑r1大12 mm，主流道小端直徑d取比注射機噴嘴直徑d大0.51 mm，如圖3.2所示，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，所以，注射機噴嘴尺寸是標準，模具的制造以它為準則。

46、 3.4.5 定位圈尺寸校核 注塑機固定模板臺面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱之為定位孔。注塑模端面凸臺徑向尺寸須與定位孔成間隙配合，便于模具安裝，并使主流道的中心線與噴嘴的中心線相重合。模具端面凸臺高度應小于定位孔深度。3.4.6 模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸應小于注塑機工作臺面的有效尺寸。模具長寬方向的尺寸要與注塑機拉桿 間距相適應，模具至少有一個方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注塑機的工作臺面上。3.4.7 模具厚度校核模具厚度必須滿足下式：h h h （34） 170301360 滿足要求。式中 h 所設計的模具厚度 301 mm； h注塑機所允許的最小模具厚度170 mm；h 注塑機所

47、允許的最大模具厚度360 mm；3.4.8 模具安裝尺寸校核注塑機的動模板，定模板臺面上有許多不同間距的螺釘孔或“t”形槽，用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種：螺釘固定，壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具常用這種方法），模具動，定模板上的螺孔及其間距，必須與注塑機模板臺面上對應的螺孔一致；采用壓板固定時（中，小模具多用這種方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有較大的靈活性。該模具外形尺寸為300400屬中，小型模具，所以采用壓板固定法（一般認為當尺寸在500500內為中，小模具）。3.4.9 開模行程校核所選注塑機為全液壓式鎖模機構，最大開模行程受模具厚度影響。此時最大開模行程

48、等于注塑機移動、固定模板臺面之間的最大距離減去模具厚度。 h+h+（510）mm （35） 280 15+67+10 28092 滿足要求。式中 注塑機移模行程280 mm； h 推出距離15 mm；h 流道凝料與塑件高度67 mm 。第四章 模具設計4.1 塑料配方說明塑料配方設計是塑料制品成型加工中在加工設備和工藝參數(shù)確定之后所必須進行的重要環(huán)節(jié)，設計水平的高低直接關系到塑料制品的最終使用性能的優(yōu)劣，也是應用現(xiàn)代技術對塑料進行改性的過程，其技術含量極高。一個成功配方的產生是多年實踐經驗與應用高新技術的結局。塑料是以高分子聚合物為主要成分，加入一定量添加劑而組成的一種混合物，添加劑是由一系列

49、為改變塑料的某些性能而添加的混合物，通常為填充劑，增塑劑，穩(wěn)定劑，潤滑劑，著色劑等。根據(jù)ps的特性及使用性能要求，配方中應含有以下添加劑。填充劑 玻璃微珠；ps成型后易產生內應力，添加玻璃微珠使塑料的流動性好，殘余內應力分布均勻，使光的漫反射率為80%88%。增韌劑 sbs，abs，epr；ps的沖擊性能很差，是一種十分脆的材料，增韌改性是必須的。光穩(wěn)定劑 氧化鋅；塑料制品在日光或強熒光下，由于吸收紫外光的能量，引發(fā)氧化反應，導致聚合物降解，使制品的外觀或內在性能變壞，這一過程稱光氧化或光老化。潤滑劑 硬脂酸及其鹽類；對塑料表面潤滑作用，防止塑料在成型加工時黏模，同時提高塑料制品表面光潔度。著

50、色劑 粉紅色；在塑料制品中，需要著色的大約占80%左右，著色的目的有1：增加制品美感，以吸引消費者的購買欲望2：提高產品的耐候性，主要是通過著色劑防紫外線功能而實現(xiàn)的。4.2 分型面的確定根據(jù)分型面的選擇原則： （1）便于塑件脫模； （2）在開模時盡量使塑件留在動模； （3）外觀不遭到損壞；（4）有利于排氣和模具的加工方便。結合該產品的結構，分型面確定在塑件的最大投影面積上。如圖4-1所示。4.3型腔數(shù)目的確定注塑模的型腔數(shù)目，可以是一模一腔，也可以是一模多腔，在型腔數(shù)目的確定時主要考慮以下幾個有關因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生產效益；（4）模具制造難度。考

51、慮到該塑件是一般日用品，查手冊得塑件的經濟精度推薦4級，這個產品是兩個殼件的組合，所以初定為一模兩腔最合理。排列形式如圖4-2所示。4.4澆口確定ps料的流動性好，可適用于各種澆口，為了不影響外觀，簡化模局結構，確定使用側澆口。4.5模具材料的選擇現(xiàn)有的模具模架已經標準化，所以在模具材料的選擇時主要是根據(jù)制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和型芯材料。如何合理的選擇模具鋼，是關系到模具質量的前提條件，如果選材不當則所有的精密加工所投入的工時、設備費用將浪費。在選擇模具鋼時，首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能，從使用性能考慮:硬度是主要指標之一，模具在高應力作用下欲保持尺寸不變，必須有足夠的硬度

52、，當承受沖擊載荷時還要考慮折斷，崩刃問題，所以韌性也是一重要指標，耐磨性是決定模具壽命的重要因素，從ps特性看，這三項指標是必須要滿足的，此外還有紅硬性，抗壓屈服強度和抗彎強度和熱疲勞能力的指標。從工藝性能考慮:要熱加工工藝好，加工溫度范圍寬，冷加工性能如切削，銑削，拋光等加工性能好，此外還要考慮淬透性和淬硬性，熱處理變形和氧化脫碳等性能。另外從經濟考慮，要求材料來源廣，價格低。查手冊選擇模仁的材料是4cr13，屬馬氏體類型不銹鋼，該鋼機械加工性能較好，經熱處理后，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，拋光性能，較高的強度和耐磨性，適于制造承受高負荷，高耐磨及在腐蝕介質作用下的塑料模具，透明塑料制品模具。有關參數(shù)如下:物理性能。臨界溫度（）ac1：820 ； ac3： 1100；線膨脹系數(shù)：10.5(在20100)熱導率：27.6w.(