本科畢業(yè)論文塑料凳的模具設(shè)計定稿

1、安徽建筑工業(yè)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文)專 業(yè) 高分子材料與工程 班 級 08高分子（一）班 學(xué)生姓名 學(xué) 號 08206020109 課 題 塑料凳模具設(shè)計 指導(dǎo)教師 曹 田 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）中英文摘要摘要：本課題主要是針對塑料凳的模具設(shè)計,通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設(shè)計出一副注塑模。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設(shè)計過程表明該模具能夠達(dá)到此塑件所要求的加工工藝。本次設(shè)計的主要任務(wù)是凳子結(jié)構(gòu)以及注塑模具的設(shè)計，也就

2、是設(shè)計一副注塑模具來生產(chǎn)塑料凳塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對塑料盆的具體結(jié)構(gòu)，該模具是直澆口的單分型面注射模具。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，采用直導(dǎo)柱，設(shè)置較大的脫模斜度以便利于脫模，省去側(cè)抽芯的設(shè)計，其優(yōu)點在于簡化機構(gòu)，使模具使用空間減小，大大降低了模具的制造成本。通過模具設(shè)計表明該模具能達(dá)到塑料凳的質(zhì)量和加工工藝要求。關(guān)鍵詞：注射模、模具設(shè)計、工藝、結(jié)構(gòu)、成本Abstract:The topic of this design is a plastic stool mould. By analysing and comparing the process of the plastic parts,I

3、 design out a pair of injection mold finally. This subject begins from the craft of product structure, specific structure of mould ,focus on pouring system , structure of molding part , ejector system, cooling system, the selection of injection molding machine and related parameters of checking, at

4、the same time completes the compiling of the mould processing technology. This mold can reach the processing technology require of this plastic parts through analysising the whole design process. The main task of this design is the bench structure and injection mould, that is designing a pair of inj

5、ection mold to produce plastic products and realize automation. This injection mould adopt Sprue gate and single parting surface according to the structure of plastic chair. According to the mould structure,we uses straight guide pin, sets larger draft angle to pulling out mold easily, saves side co

6、re-pulling design. Its advantage is that simplifying the mechanism, decreasing the space of mold used, and greatly reducing the mould manufacturing cost. The mold can reach the requirements of the quality of plastic stool and processing technology .Keywords: injection mould, mold design, process, st

7、ructure, cost目 錄畢業(yè)設(shè)計（論文）中英文摘要I目 錄III引 言1第一章 緒論21.1 我國模具工業(yè)發(fā)展和技術(shù)現(xiàn)狀21.2 展望我國模具工業(yè)的發(fā)展方向41.3 模具經(jīng)濟技術(shù)分析41.4畢業(yè)設(shè)計選題背景、目的和意義6畢業(yè)選題背景6畢業(yè)設(shè)計目的和意義7第二章 塑料凳結(jié)構(gòu)設(shè)計82.1塑料凳結(jié)構(gòu)設(shè)計82.2 塑件的體積與質(zhì)量的計算92.3塑件的尺寸和精度92.4脫模斜度112.5材料的選擇11塑件要求分析11塑材經(jīng)濟、環(huán)保分析12第三章 注塑工藝設(shè)計143.1 聚丙烯（PP）基本性能143.2 聚炳烯（PP）塑料的成型性能：143.3 聚炳烯（PP）塑料的主要技術(shù)指標(biāo)153.4 聚丙烯的

8、注射成型工藝參數(shù)16第四章 注塑機的選擇與校核174.1 型腔數(shù)量的確定174.2 注塑機型號的選擇174.3注塑機的校核20最大注射量的校核204.3.2 注射壓力的校核204.3.3 鎖模力的校核21開模行程校核22最大、最小模具厚度校核22安裝部分的校核23第五章 注塑模具設(shè)計245.1塑件收縮率的計算245.2分型面的確定245.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計25主流道設(shè)計26主流道襯套的固定28澆口的設(shè)計295.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計305.5 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計31第六章 成型零部件設(shè)計346.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計346.1.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計346.1.2 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計356.2 成型零部件的工作尺寸

9、計算35塑件尺寸精度的影響因素356.2.2 成型零部件的工作尺寸的計算366.3 成型型腔壁厚的計算39第七章 導(dǎo)向脫模機構(gòu)的設(shè)計427.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計427.1.1 導(dǎo)柱的設(shè)計427.1.2 導(dǎo)柱的數(shù)量和分布437.1.3 導(dǎo)套的設(shè)計437.2 脫模機構(gòu)的設(shè)計447.2.1 脫模機構(gòu)的分類及設(shè)計原則447.2.2 脫模力的計算及零件尺寸確定457.2.3 推出脫模機構(gòu)47第八章 模架的選擇及失效分析488.1 模架的選擇488.2 模具的裝配原則488.3 模具的安裝508.4 模具的失效分析51結(jié)束語53主要參考文獻(xiàn)54致 謝55引 言模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)

10、品制造水平高低的重要標(biāo)志，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。模具行業(yè)日益受到國家和人們的關(guān)注和重視，國務(wù)院頒布的關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策的決定也把模具行業(yè)列為機械制造工業(yè)改造序列的第一位。模具作為重要的工藝裝備，在消費品、電器電子、汽車、飛機制造等工業(yè)部門有舉足輕重的地位。工業(yè)產(chǎn)品零件粗加工的75%、精加工的50%及塑料零件的90%將由模具完成。我國模具行業(yè)近年來均增長速度為21%。今后一段時期，對模具的需求主要集中在四個行業(yè)：汽車行業(yè)、家用電器行業(yè)、電子及通訊行業(yè)和建材行業(yè)。模具是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值要比模具自身的價值高幾十倍。如汽車行業(yè)，目前我國汽

11、車產(chǎn)量超過1800萬輛，基本車型達(dá)到400種，新車型和改裝車型將達(dá)1000種，汽車換型是約有80%的模具需要更換，一個型號的汽車所需模具達(dá)數(shù)千副，價值上億元；家用電器行業(yè)中彩電、電冰箱、洗衣機、空調(diào)器、微波爐、錄像機、攝影機、VCD、DVD等需用模具量大。單臺彩電需用模具約140副。價值700萬元。目前，全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機床工業(yè)，從1997年開始，我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機床工業(yè)產(chǎn)值。 本次畢業(yè)設(shè)計題目是：塑料凳模具設(shè)計。模具的應(yīng)用已經(jīng)涉及到了各行各業(yè)，這次設(shè)計的是日常生活用品，這對原材料有多方面的要求，同時要制造出具有市場競爭力的產(chǎn)品

12、，就必須對市場的塑料凳有充分的認(rèn)識，同時讓自己的產(chǎn)品的優(yōu)點特變的突出。對于日常生活用品，需要做到經(jīng)濟適用、無毒、使用壽命長。通過本次的模具畢業(yè)設(shè)計，使我們對Proe軟件的使用更加熟練，這是第一次把自己的學(xué)習(xí)知識和生活實物相結(jié)合，這對我們的印象是深刻的，我們從中學(xué)習(xí)到的是無法言語的。因為這個實物模具設(shè)計，對我們使用proe和emx軟件的要求十分的高，對學(xué)習(xí)知識的綜合應(yīng)用有了完美的體現(xiàn)，這對我們以后從事工作奠定了良好的基礎(chǔ)。第一章 緒論1.1 我國模具工業(yè)發(fā)展和技術(shù)現(xiàn)狀雖然中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，顯然供不應(yīng)模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國，模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國雖然很早就開

13、始制造模具和使用模具，但長期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀(jì)80年代后期，中國模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在2934英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達(dá)20%以上，一般

14、采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率不到10%,與國外的5080%相比，差距較大。 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UG II、美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、 美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析

15、軟件等等。 據(jù)市場調(diào)研，國產(chǎn)模具鋼與國外相比，確實存在一定的差距。比如國產(chǎn)的通用性模具鋼H13、D2、LD、P20、PMS、SKD61等品種內(nèi)在質(zhì)量均能達(dá)到美國模具鋼通用標(biāo)準(zhǔn)ASTMA681，屬國際一般水平，基本上能滿足國內(nèi)外一般模具用戶的使用。但對高標(biāo)準(zhǔn)模具鋼用戶提出的高要求，如沖擊韌性、碳化物低偏等殘余元素控制、高質(zhì)量長壽命要求等，目前還無法滿足。如冷作模具鋼要求在低溫條件下具備耐磨損、抗塑性交形、抗崩角、抗整件開裂、可機加工性和可磨削性等各種性能。而塑膠模具用鋼要求具有高光潔度表面、耐腐蝕、耐磨損、高熱傳導(dǎo)性、機加工性、拋光性、蝕刻性能等。據(jù)國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較顯示，國外的淬火鋼模具壽

16、命在160300萬次，國內(nèi)只有50100萬次，非淬火鋼模具壽命國內(nèi)也只有國外的一半。鋼材質(zhì)量是造成這一狀況的其中一個原因。如一些特鋼廠采用普通廢鋼加生鐵電爐的冶煉方式，缺乏優(yōu)質(zhì)鐵水，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高，在殘余元素控制上與國外有一定的差距。近年來，國內(nèi)己較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如:P20, 3Cr2Mo, PMS,SM I、SM II等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達(dá)到70%-80%相比

17、，仍有很大差距。技術(shù)比較見表1：表1: 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表項目國內(nèi)國外注塑模型腔精度0. 0050. 01mm0.020.05mm型腔表面粗糙度Ra0.010. 05 umRa0.20 um非淬火鋼模具壽命10-60萬次1030萬次淬火鋼模具壽命160300萬次50100萬次熱流道模具使用率80%以上總體不足10%標(biāo)準(zhǔn)化程度7080%小于30%中型塑料模生產(chǎn)周期一個月左右24個月目前，全世界模具的年產(chǎn)值約為650億美元，我國模具工業(yè)的產(chǎn)值在國際上排名位居第三位，僅次于日本和美國。雖然近幾年來，我國模具工業(yè)的技術(shù)水平己取得了很大的進步，但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比仍有較大的差距。1.2 展

18、望我國模具工業(yè)的發(fā)展方向在信息社會和經(jīng)濟全球化發(fā)展的進程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟快速方面發(fā)展，技術(shù)含量不斷提高，模具生產(chǎn)向著專業(yè)化、信息化、數(shù)字化、無圖化、精細(xì)化、自動化方面發(fā)展；模具業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化方向發(fā)展。針對我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀，通過進一步搞好模具行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和創(chuàng)新，抓住我國模具價格較低的競爭優(yōu)勢，大力提高模具的開發(fā)效率，增加大型、精密、復(fù)雜和長壽命等技術(shù)含量高的中高檔模具的比例，今后我國模具技術(shù)的研究重點和主要發(fā)展方向應(yīng)該是：（1）高速、高精、復(fù)雜和長壽命模具加工技術(shù)的研究和應(yīng)用。例如超精沖壓模

19、具制造技術(shù)的研究和應(yīng)用、精密塑料和壓鑄模具制造技術(shù)等；（2）優(yōu)質(zhì)模具材料的研制和正確選用，以及先進表面加工和處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用；（3）模具專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展及進一步推廣應(yīng)用；（4）快速成型與快速制模（RP/RT）技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；（5）CAD、CAM、CAE的廣泛應(yīng)用及其軟件的不斷先進和CAD/CAE/CAM技術(shù)的進一步集成化、一體化、智能化，從而提高模具設(shè)計的現(xiàn)代化、信息化和標(biāo)準(zhǔn)化。 1.3 模具經(jīng)濟技術(shù)分析模具的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)概括起來可以歸納為：模具的精度和剛度、模具的生產(chǎn)周期、模具的生產(chǎn)成本和模具的壽命。 模具的精度和剛度模具的精度 包括尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度。模具的

20、精度主要體現(xiàn)在模具零件精度和配合精度。模具工作部位的精度高于產(chǎn)品制件的精度，例如沖裁刃口尺寸的精度要高于產(chǎn)品制件的精度，沖裁凸模和凹模沖裁間隙的數(shù)值大小和均勻一致性也是主要精度參數(shù)之一。平時測量出的精度都是非工作狀態(tài)下的精度（如沖裁間隙），即靜態(tài)精度。而在工作狀態(tài)時，受到工作條件的影響，靜態(tài)精度和發(fā)生變化，變?yōu)閯討B(tài)精度，動態(tài)精度才是真正有實際意義的數(shù)據(jù)。一般模具的精度應(yīng)與產(chǎn)品的精度相協(xié)調(diào)，同時還受模具加工技術(shù)手段的制約，隨著制造技術(shù)的發(fā)展，模具加工技術(shù)手段的改進，模具的精度也會相應(yīng)的提高，模具工作零件的互換性生產(chǎn)也將生產(chǎn)也將成為現(xiàn)實。模具的剛度 對于高速沖壓模、大型件沖壓成形模、精密塑料模和大

21、型塑料模很重要，不僅要求其精度高，同時還要求具有良好的剛度。這類模具的工作負(fù)荷較大，當(dāng)出現(xiàn)較大的彈性變形時，不僅要影響模具的動態(tài)精度，而且還關(guān)系到模具能否正常工作，因此在模具設(shè)計中，在滿足強度要求的同時，應(yīng)保證模具的剛度，同時在制造中也要避免由于加工不當(dāng)造成的附加變形。模具的生產(chǎn)周期模具的生產(chǎn)周期是指從接受模具的訂貨任務(wù)開始到模具試模鑒定后交付合格模具所用的時間，當(dāng)前，模具使用企業(yè)要求模具的生產(chǎn)周期越來越短，因此模具生產(chǎn)周期的長短是衡量模具企業(yè)生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的綜合標(biāo)志之一，也關(guān)系到模具企業(yè)在激烈的市場競爭中有無立足之地。同時模具的生產(chǎn)周期長短也是衡量一個國家模具技術(shù)管理水平高低的標(biāo)志。影響

22、模具生產(chǎn)周期的主要因素有：模具技術(shù)和生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化程度；模具企業(yè)的專業(yè)化程度模具生產(chǎn)技術(shù)手段的先進程度；模具生產(chǎn)的經(jīng)營管理水平 模具的生產(chǎn)成本模具的生產(chǎn)成本是指企業(yè)為生產(chǎn)和銷售模具支付費用的總和。模具的生產(chǎn)成本包括原材料費、外購件費、外協(xié)件費、設(shè)備折舊費、經(jīng)營開支等；從性質(zhì)上又分為生產(chǎn)成本、非生產(chǎn)成本和生產(chǎn)外成本，通常講的模具生產(chǎn)成本是指模具生產(chǎn)過程有直接關(guān)系的生產(chǎn)成本。影響模具生產(chǎn)成本的主要因素有：模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和模具功能的高低；模具精度的高低；模具材料的選擇；模具加工設(shè)備；模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度和企業(yè)生產(chǎn)的專門化程度。模具的壽命模具的壽命是指模具在保證產(chǎn)品零件質(zhì)量的前提下，所能加工的制件的總數(shù)

23、量，包括工作面的多次修磨及易損件更換前后所加工制件的數(shù)量之和。一般在模具設(shè)計階段就應(yīng)明確該模具所適用的生產(chǎn)批量類型或模具生產(chǎn)制件的總次數(shù)，即模具的設(shè)計壽命。不同類型模具的正常損壞形式也不一樣，但總的來說，工作表面的損壞的形式有摩擦損壞、塑性變形、開裂、疲勞損壞、啃傷等。影響模具壽命的主要有如下因素。 模具的結(jié)構(gòu)：合理的模具結(jié)構(gòu)有助于提高模具的承載能力，減輕模具承受的機械負(fù)荷。 模具的材料：應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品零件生產(chǎn)批量的大小選擇。 模具的加工質(zhì)量:模具零件在機械加工、電火花加工、淬硬和表面處理時的缺陷，都會對模具的耐磨性、抗咬合能力抗斷裂能力產(chǎn)生顯著的影響 模具的工作狀態(tài):模具工作時，使用設(shè)備的精度、

24、剛度、潤滑條件、被 加工材料的預(yù)處理狀態(tài)、模具預(yù)熱和冷卻條件等都對模具的壽命有影響。 產(chǎn)品零件的狀況:被加工零件材料的表面質(zhì)量狀態(tài)，材料的硬度、延展率等力學(xué)性能，被加工零件的尺寸精度等都與模具的壽命有直接的關(guān)系模具的精度和剛度、生產(chǎn)周期、生產(chǎn)成本以及壽命，他們之間是相互影響和制約的。在實際生產(chǎn)過程中，要根據(jù)產(chǎn)品零件和客觀需要綜合平衡這些因素，抓住主要矛盾，求得最佳的經(jīng)濟效益，滿足生產(chǎn)的需要。1.4畢業(yè)設(shè)計選題背景、目的和意義1.4.1畢業(yè)選題背景本次設(shè)計的塑料板凳是一日用品，在日常生活中它有很多的應(yīng)用。由于它的生產(chǎn)批量大，精度要求不高，且材料為塑料pp，適合在塑料模具行業(yè)進行生產(chǎn)。本設(shè)計中使用

25、注射模具來生產(chǎn)該產(chǎn)品，其原理是將粒狀塑料連續(xù)輸入到成型機的料筒中加熱熔融，然后由注射桿推進，由噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)導(dǎo)入模具中，然后保壓冷卻，使之固化成型。為了合理而快速的設(shè)計出模具，采用參數(shù)化設(shè)計，保證模具的各種數(shù)據(jù)上有緊密的量的聯(lián)系。整個設(shè)計過程包括工藝條件的分析、最佳方案的確定、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具二維和三維圖的繪制。使用PROE進行三維建模并進行參數(shù)化分析，通過CAD繪制各種零件圖和裝配圖，最后整理設(shè)計說明書，完成整個設(shè)計。1.4.2畢業(yè)設(shè)計目的和意義通過本次畢業(yè)設(shè)計，擬達(dá)到以下成果：（1）通過本次設(shè)計的過程，了解塑料與成型加工有關(guān)的各種性質(zhì)、塑料制件的結(jié)構(gòu)分析及其工藝性，為學(xué)習(xí)認(rèn)識其性質(zhì)

26、和塑料的成型工藝性與模具的設(shè)計打下基礎(chǔ)。（2）了解注射成型工藝及模具設(shè)計的過程，熟悉模具的結(jié)構(gòu)及特點，熟悉模具設(shè)計的基本方法和步驟，熟悉有關(guān)注射模具的相關(guān)設(shè)備，并能正確選用。（3）熟練應(yīng)用計算機繪圖軟件Auto CAD、Pro/E以及Microsoft Word等進行設(shè)計工作，掌握相關(guān)資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)的收集與整理，并熟悉資料及數(shù)據(jù)的查詢方法。（4）通過設(shè)計過程，進一步鞏固所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識，并能夠理論結(jié)合實踐，提高專業(yè)技術(shù)能力和水平，為以后踏上工作崗位積累經(jīng)驗和方法。畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)階段最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，通過畢業(yè)設(shè)計既可以鞏固我們在本階段學(xué)習(xí)的理論知識，培養(yǎng)我們運用所學(xué)知識分析和解決工程實際問題的

27、綜合能力，又可以使我們初步掌握科學(xué)研究的基本方法和撰寫符合規(guī)范要求的專業(yè)技術(shù)文件的能力。第二章 塑料凳結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1塑料凳結(jié)構(gòu)設(shè)計本次設(shè)計的是日常生活用具:塑料板凳。主要是在生活中使用，使坐著舒服，持久耐用，對身體無害，因此，該塑件的材料應(yīng)該是價格低廉；并且具有一定的強度和剛度，能夠承載一定的重量，保證人身安全；在塑件結(jié)構(gòu)和形狀設(shè)計上，應(yīng)盡可能地做到簡化模具結(jié)構(gòu)，且符合成型工藝特點，從而降低成本，提高生產(chǎn)效率。塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖2-1和圖2-2圖2-1 塑件二維圖 圖2-2 塑件三維圖2.2 塑件的體積與質(zhì)量的計算根據(jù)公式 (2.1)式中 m塑件的質(zhì)量，g；塑料的密度，查文獻(xiàn)中表1-4得=0.

28、9g/；v塑件的體積，由Pro/E體積填充得出v=3.33105mm3。那么塑件的體積m=3330.9=299.7g2.3塑件的尺寸和精度塑料尺寸大小取決于塑料的流動性。對于流動性極差的塑料或薄璧塑件，在進行注塑成型和壓注成型時，塑件尺寸不宜過大，一免不能充滿型腔或形成熔接痕，從而影響塑件的外觀和強度。影響塑件精度尺寸的因素有很多，除與模具制造精度以及磨損情況有關(guān)外，還與塑件吸收率的波動、成型工藝條件的變化、塑件成型后的時效變化和模具的結(jié)構(gòu)形狀有關(guān)。我國頒布的工程塑料膜塑件尺寸公差的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 14486-93）按此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，塑件尺寸公差代號為MT，公差等級分為7級，每一級又可分為A、

29、B兩部分，其中A為不受模具活動部分影響尺寸的公差；B為受模具活動該部分影響尺寸的公差。表2-1 精度等級的選用類別塑料品種 公差等級 標(biāo)注公差尺寸未標(biāo)注差尺寸高精度一般精度 1 ABS MT2 MT3MT5聚苯乙烯（PS）聚丙烯（PP）尼龍（PA）聚碳酸酯（PC） 2聚酰胺6、66 MT3 MT4 MT6聚甲醛聚氯乙烯（硬）氯化聚醚酚醛塑料 3聚甲醛 MT4 MT5 MT7氯乙烯（高） 4聚氯乙烯（軟） MT5 MT6 MT7聚乙烯（低）（資料來源：塑料成型工藝與模具設(shè)計2009.3 表2.1）該塑件的尺寸精度要求不高，尺寸未注公差，因此，根據(jù)表2-1，尺寸精度取MT5級精度。根據(jù)表2-2，各

30、尺寸轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的帶公差的尺寸為：3.50.22、100.24、150.29、200.32、400.42、1150.67、2101.06、2301.15表2-2塑件公差數(shù)值表公差等級公差種類 基本尺寸3-66-1014-1818-2440-50100-120200-225225-250 未標(biāo)注公差的尺寸允許偏差MT5A0.120.140.190.220.320.570.961.05B0.220.240.290.320.420.671.061.15 標(biāo)準(zhǔn)公差的尺寸公差值MT5A0.240.280.380.440.641.141.922.10B0.440.480.580.640.841.342.12

31、2.30（資料來源：塑料成型工藝與模具設(shè)計2009.3 附錄7）2.4脫模斜度塑件在模具型腔中的冷卻收縮會使它緊緊包裹住模具的型芯或其它凸起部分。因此，為了便于從型腔零件上順利脫出塑件必須在塑件內(nèi)外表面沿脫模方向設(shè)計足夠的斜度。塑件斜度的大小與塑件的收縮率、塑件的形狀、結(jié)構(gòu)、壁厚及成型工藝條件都有一定的關(guān)系，硬質(zhì)塑料比軟質(zhì)塑料脫模斜度大；形狀復(fù)雜或成型孔較多的塑件應(yīng)取較大的脫模斜度；塑件高度越高，孔越深，則應(yīng)取較小的脫模斜度；壁厚增加，內(nèi)孔包住型芯，脫模斜度也應(yīng)該大些。一般情況下，脫模斜度不包括在塑件公差范圍內(nèi)，否則應(yīng)在圖樣上加以注明。在制品圖上標(biāo)注時，內(nèi)孔一小端為基準(zhǔn)，斜度有擴大方向取得；外

32、形以大端為基準(zhǔn)，斜度有縮小方向取得。常見塑料脫模斜度取值如表2-3表2-3 塑件的脫模斜度塑料名稱 脫模斜度 型腔 型芯聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、聚酰胺、氯化聚醚 25-4520-45硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜35-4030-50聚苯乙烯、有機玻璃、ABS、聚甲醛35-13030-40（資料來源：塑料成型工藝與模具設(shè)計2009.3 表2.6）本次設(shè)計是塑料凳，對斜度要求特殊，為了增加坐著的穩(wěn)定性，底部要大于頂面，同時設(shè)計為了增加板凳的牢固性，在塑料凳中間的洞邊上增加了3.5mm的厚度的凸起，不利于拔模，增加脫模斜度可以減少制造側(cè)抽芯模具的成本，減少工廠的投資，爭取更大的利潤空間。所以本次設(shè)計

33、的脫模斜度為3。2.5材料的選擇2.5.1塑件要求分析本次設(shè)計是日常生活必需品：塑料凳。首先，其作用是供人們坐的，其本身得具有一定的強度和韌性，能夠承載一定的重量；它用在平時生活中，和人身體直接接觸比較多，小孩子也經(jīng)常用其玩耍，這就要求其本身沒有毒性，且對身體無害；平時應(yīng)用范圍比較廣，在陽光下，在雨中，這就要求它有一定的抗老化性、吸濕性小；應(yīng)用很廣泛，一個家庭有幾個或十幾個都和正常，所以就要求其本身成本不能太高，能夠使一般家庭能接受其售價。2.5.2塑材經(jīng)濟、環(huán)保分析由于本次設(shè)計：塑料凳，精度和使用性能要求較低，從經(jīng)濟和環(huán)保方面考慮，選用再生塑料是最好的選擇。再生塑料是塑料的再利用，通過進行一

34、些操作以后，從而完成塑料的再次利用。 塑料有良好的加工性能，易成型，如：吹、擠、壓、易切削、易焊接。在生產(chǎn)生活中有許多塑料都能造粒，如廢舊食品袋、涼鞋、電線、線板、農(nóng)用膜、管、桶、盆、打包帶以及各種廢舊塑料制品都能再三成型加工，生產(chǎn)成塑料原料，再經(jīng)特殊工藝及配方，用于制造機器零件、部件；可用來制水管、農(nóng)機具、包裝袋、水泥袋；可代替部分木制品；可用來制造各種塑料袋、桶、盆、玩具等塑料制品、生活用具。 常用的再生塑料的價格及用途，如下表2-4表2-4 常用再生料價格性能表種類（再生料） 價格(元/噸)用途 PP 8000日常生活用具：盆、桶、凳;機械用具 PE 6000各種膜、電絕緣材料 ABS

35、12000電視機、錄音機外殼、電話機、話筒 PVC 10000棒、管、板各種型材、有毒 PA 23000機械耐磨零件、化工電器、儀表 PC 13000齒輪、傳動桿、安全帽、水杯、防護罩（資料來源：全球塑膠網(wǎng)）常用幾種塑料的性能比較參考下表2-5表2-5 通用塑料性能比較材料性能、種類PPPEPVCPSABS密度最小小于水較大略高于水略高于水剛度較好差好好好收縮率差一般好好好韌性低溫下差好差差好強度較高低較高高高耐熱性好一般差較差較差化學(xué)穩(wěn)定性好好好好好耐候性差差一般一般較差毒性無毒無毒可以無毒無毒無毒粘合劑粘合差差好一般一般熱合性一般好一般一般一般成型加工型好好不易好好（資料來源：全球塑膠網(wǎng)）

36、 從經(jīng)濟、環(huán)保及各方面性能考慮選用聚丙烯再生料（PP）。第三章 注塑工藝設(shè)計3.1 聚丙烯（PP）基本性能PP塑料，化學(xué)名稱：聚丙烯 PP再生料英文名稱:Polypropylene（簡稱PP） 比重:0.9-0.91克/立方厘米 成型收縮率:1.0-2.5% 成型溫度：160-220 。 聚丙烯密度低，無色，無味，無毒，外觀和聚乙烯很相似，呈白色蠟狀密度為0.900.91g/cm3，但和聚乙烯相比，它的透明性更高，透氣性更低。此外，聚丙烯的彈性、屈服強度、硬度及拉力、抗壓強度等都高于聚乙烯，其中拉伸強度甚至高于聚苯乙烯ABS。聚丙烯吸水率0.02%，幾乎不吸水，因此其高頻絕緣性好，絕緣性能不受

37、濕度的影響。此外，聚丙烯耐熱性好，能在100以上的溫度下進行消毒滅菌，熔點為164170，其最高使用溫度可達(dá)150，最低使用溫度為-15，但當(dāng)溫度低于35是會脆裂。聚丙烯在氧、熱、光的作用下極易降解、老化，所以必須加入防老化劑。定向拉伸后聚丙烯可制作鉸鏈，抗彎曲疲勞強度特別高。聚丙烯成型加工時收縮率交大，極易導(dǎo)致成型加工出來的制件出現(xiàn)變形、縮孔等缺陷。3.2 聚炳烯（PP）塑料的成型性能：結(jié)晶性塑料，吸濕性小，可能發(fā)生熔體破裂，長期與熱金屬接觸已發(fā)生分解流動性極好好，溢邊值0.03mm左右冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的散熱應(yīng)適度成型收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹陷、變形，取向性強注意控

38、制成型溫度，料溫低時取向性明顯，尤其低溫高壓時更明顯，模具溫度低于50一下塑件無光澤，易產(chǎn)生熔接痕、流痕；90以上時易發(fā)生翹曲、變形塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口、尖角，以防止應(yīng)力集中3.3 聚炳烯（PP）塑料的主要技術(shù)指標(biāo)聚丙烯的主要技術(shù)指標(biāo)見表3-1表3-1聚炳烯（PP）主要技術(shù)指標(biāo)密度（kg/dm3）0.900.91密度(g/3)1.041.05吸水率（24h）0.010.03計算收縮率（%）1.03.0熔點（）170176熱變形溫度1.8 Map（）5667抗拉屈服強度（Map）2239拉伸彈性模量（Gap）1.61.7抗彎強度（Map）20.840沖擊強度（Map）65.5體積電阻率（kV

39、）10151016擊穿強度（kV/）18.6（資料來源：塑料模具手冊）PP及其加入填充物后的技術(shù)指標(biāo)見表3-2表3-2 PP各種填充后性能材質(zhì)屈服強度抗拉強度斷裂伸長率抗彎強度彎曲彈性模量抗壓強度沖擊韌度布氏硬度無缺口缺口純PP37200671.4556788.65乙烯、丙烯嵌段共聚36430531.2343不斷106.94比例纖維增強78-9078-901324.5705114.19.1添加CaCO316-18516-175437735567.45.4（資料來源：塑料模具手冊）3.4 聚丙烯的注射成型工藝參數(shù)（1）注射機： 螺桿式（2）螺桿轉(zhuǎn)速： 3060 r/min（3）烘干溫度： 80（

40、4）烘干時間： 24h（5）噴嘴形式： 直通式（6）噴嘴溫度： 170190（7）料筒溫度： 前段 180120 中段 200220 后段 160170（8）模具溫度： 4080（9）注射壓力： 70120 Map（10）保壓壓力： 5060 Map（11）注射時間： 05 s（12）保壓時間： 2060 s（13）冷卻時間： 1550 s（14）成型周期： 40120 s（15）流道和澆口： 對于冷流道，典型的流道直徑范圍是47，建議采用圓形的注入口和流道?？梢圆捎盟蓄愋偷臐部?。澆口直徑范圍是11.5，但也可以用小到0.7的澆口。對于邊緣交口，最小的澆口深度應(yīng)為塑件厚度的一半，最小的澆口寬

41、度應(yīng)至少為塑件壁厚的兩倍。第四章 注塑機的選擇與校核4.1 型腔數(shù)量的確定單型腔模具和多型腔模具各有優(yōu)缺點，在一副模具中，總有一個方案最適合。與多型腔模具相比較，單型腔模具塑料之間的形狀和尺寸一致性好，成型的工藝條件容易控制，模具的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，模具的制造成本低，制造周期短。但是在大批量生產(chǎn)的情況下，多型腔模具應(yīng)是更為合適的形式，它可以提高生產(chǎn)效率，降低塑件的整體成本。在本次設(shè)計中，塑件的尺寸精度要求不高，中等批量生產(chǎn)，它本身的體積塊不小，在實際工廠調(diào)研中發(fā)現(xiàn)板凳的制造一腔多模會造成多次浪費，容易產(chǎn)生次品，澆道易堵，產(chǎn)生不必要的維修時間，從而降低了生產(chǎn)效率；同時一腔多模需要很大的注射壓力，這

42、對注塑機的要求進一步提高，也對模具壁抗壓能力有進一步的要求，提高了制造成本。所以這次設(shè)計采用一腔一腔其布局如圖4-1所示圖4-14.2 注塑機型號的選擇注射機為塑料注射成型的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種。注射成型時，注塑模具安裝在注射機的動模板和定模板上，有鎖模裝置和模柄鎖緊，塑料在料筒內(nèi)加熱呈熔融狀態(tài)，由注射裝置將塑料熔體注入型腔內(nèi)，塑料制品固化冷卻后由鎖模裝置開模，并由推出裝置將制件推出。注射機的主要技術(shù)參數(shù)包括注射、合模、綜合性能等三個方面，如公稱注射量、螺桿直徑及有效長度、注射行程、注射壓力、注射速度、塑化能力、合模力、開模力、開模合模速度、開模行程、模板尺寸、推出行

43、程、推出力、空循環(huán)時間、機器功率、體積和質(zhì)量等。根據(jù)材料PP性能要求，采用螺桿臥式注塑機。我國常用的注塑機型號有：XS-ZY-30、XS-YZ-60、XS-YZ-500等。其中X是成型機；S指塑料；Z指注射；Y表示預(yù)塑式；30、60、500指注塑機的最大注塑量（g或cm3）根據(jù)型腔數(shù)來確定注塑機的額定注塑量根據(jù)公式 nkMPt/3600-MjMs (4.2.1)式中 k注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8； MP注射機的額定塑化量，g/h或cm3/h； t成型周期，s； Mj澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積，g或cm3； Ms單個塑件的質(zhì)量或體積，g或cm3； n型腔的數(shù)量。利用Pro/E三維軟

44、件定性測得該塑件的實際體積Mj為333cm3；澆注系統(tǒng)的體積Ms為10cm3；n為1；t為90s，計算出MP435 cm3，根據(jù)注塑機國家標(biāo)準(zhǔn)，取標(biāo)準(zhǔn)值500cm3，故注塑機型號為XS-YZ-500，主要技術(shù)參數(shù)如下表4-1，,主要零件安裝見4-2，實物圖見圖4-3。圖4-2表4-1 XS-ZY-500主要技術(shù)參數(shù) 注塑機型號項目XS-YZ-500額定注塑量/cm3500螺桿直徑/mm65注射壓力/Mpa145注射行程/mm200鎖模力/kN3500注射方式螺桿式最大成型面積/cm21000最大開模行程/mm500模具最大厚度/mm450模具最小厚度/mm300噴嘴圓弧半徑/mm18噴嘴孔直徑

45、/mm3、5、6、8頂出形式中心液壓頂出，頂出距100mm,兩側(cè)頂出桿機械頂出動、定模板固定尺寸/mm700850拉桿空間/mm540440合模方式液壓-機械液壓泵流量/(Lmin-1200、25壓力/Mpa6.5電動機功率/kW22螺桿驅(qū)動力/kN7.5加熱功率/kW14機器外形尺寸/mm650013002000(資料來源：塑料成型工藝與模具設(shè)計2010.7表2-3-1)圖4-34.3注塑機的校核最大注射量的校核在模具設(shè)計時，必須使得在一個注射成型周期內(nèi)所需注射的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機額定注射量的80%以內(nèi)。在一個注射成型周期內(nèi)需注射的塑料熔體的容量為塑件的容量和澆注系統(tǒng)容量的總和，

46、）式中 一個成型周期內(nèi)所需注射的塑料質(zhì)量，； 型腔數(shù)目； 單個塑件的質(zhì)量，； 澆注系統(tǒng)凝料的質(zhì)量，；由計算得單個塑件體積為333 ，澆注系統(tǒng)的質(zhì)量約為10 ，則每次注射所需塑料體積為v=1333+10=343cm3注射機的額定注射量為500 由此可知，該型號的注射機的一次注射量能滿足要求。 注射壓力的校核注射壓力的校核是檢驗注射機的最大注射壓力的能否滿足制品成型的需要。只有在注射機的額定注射壓力范圍內(nèi)才能調(diào)整出某一制品所需的注射壓力，因此，注射機的最大注射壓力要大于成型該制品所需的最大注射壓力。制品成型時所需的注射壓力一般很難確定，它與塑料品種、注射機類型、噴嘴形式、制品形狀的復(fù)雜程度以及澆注

47、系統(tǒng)等因素有關(guān)。在確定制品成型所需的注射壓力時可利用類比法或參考各種塑料的注射成型工藝參數(shù)等，一般制品的成型注射壓力在70MPa至150MPa的范圍內(nèi)。P成 P注 （）式中 P成 為塑料成型時所需的注射壓力，MPa； P注 為注射機的額定注射壓力，MPa。由前述可知P成 =60100MPa, P注 =1190 MPa;顯然有P成 =60100MPaP注 =1190MPa因此，該螺桿式注射機的注射壓力滿足要求。4.3.3 鎖模力的校核當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個沿注射機軸向的很大的推力，其大小等于制品與澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和乘以型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力。該推力應(yīng)小于注射機

48、的額定鎖模力T合，否則在注射成型時會因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。型腔內(nèi)塑料熔體的推力T推可按下式計算：T推=A3p平均A3p=A3k3p0 （）式中 T推 型腔內(nèi)塑料熔體沿注射機軸向推力，N； A 塑料與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積，mm2； p平均熔體內(nèi)塑料熔體的平均壓力，Mpa; p型腔內(nèi)塑料熔體壓力，Mpa; p0 注射壓力，Mpa；k壓力損耗系數(shù)，隨塑料品種、注射機形式、噴嘴阻力、流道阻力等因素變化，可在0.2到0.4的范圍內(nèi)選取。這里A=3900mm2 ，我們?nèi)0 =100MPa，k=0.3，那么T推=A3k3p0=390030.33100=117KN900KN可見，鎖模力符合要

49、求。開模行程校核模具開模后為了便于取出塑件，要求有足夠的開模距離，而注射機的開模行程是有限的，因此必須進行注射機的開模行程校核。對于不同型式的鎖模機構(gòu)的注射機，其最大開模行程與模具厚度有關(guān)，有的與模具厚度無關(guān)。該模具中選擇的注射機其最大行程與模具厚度無關(guān)，且模具為單分型面注射模。所以注射機開模行程應(yīng)大于模具開模時取出塑件所需的開模距離，即滿足下式：SmaxH=H1+H2+H3+(510) （）式中 注射機最大開模行程，mm；塑料脫模所需要的頂出距離，mm；塑件厚度（包括澆注系統(tǒng)凝料），mm；那么，由塑件的結(jié)構(gòu)可知=250mm，由塑件和澆注系統(tǒng)凝料結(jié)構(gòu)可知=59mm。則 =500H1+H2+H3

50、+(510)=250+60+30=340mm所以滿足設(shè)計要求。最大、最小模具厚度校核在模具設(shè)計時應(yīng)使模具的總厚度位于注射機可安裝模具的最大模厚與最小模厚之間。同時應(yīng)校核模具的外形尺寸，使得模具可從注射機的拉桿之間裝入。根據(jù)注射機與注射模具運動之間的關(guān)系可知，模具厚度與注射機模板閉合厚度應(yīng)滿足一下關(guān)系（本設(shè)計所選用的注射機的最大模厚為450mm,最小模厚為300mm） HminHmHmax （4.3.5）式中 Hm模具閉合后總高度，360mm； Hmax注射機允許的最大模具厚度，450mm； Hmin注射機允許的模具最小厚度，300mm4.3.6安裝部分的校核為了使注塑模能夠順利地安裝在注射機上

51、并生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，在設(shè)計模具時必須校核注射機上與模具安裝有關(guān)的尺寸，因為不同型號和規(guī)格的注射機，其安裝模具部分的形狀和尺寸各不相同。一般情況下設(shè)計模具時應(yīng)校核的部分包括噴嘴尺寸、定位孔尺寸、最大模厚、最小模厚、模板上的螺孔尺寸等。1噴嘴尺寸注射機噴嘴頭部的球面半徑R1應(yīng)與模具的主流道始端的球面半徑R2吻合，以避免高壓塑料熔體從縫隙處溢出。一般R2 應(yīng)比R1大12mm，主流道小端直徑D取比注射機噴嘴直徑d大0.51 mm，否則主流道內(nèi)的塑料凝料將無法脫出。本注射機噴嘴頭部的球面半徑為18mm,噴嘴直徑d=6 mm,而模具的主流道始端的球面半徑為19mm，主流道小端直徑D=6.5mm，所以噴嘴尺寸是合理的。2. 定位孔尺寸本模具選用的澆口套與定位環(huán)是分開的。為了使主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線相重合，模具定模板上凸出的定位環(huán)應(yīng)與注射機固定模板上的定位孔呈松動的間隙配合。定位環(huán)直徑D為與注射機定位孔配合直徑，應(yīng)按選用注射機的定位孔直徑確定，定位環(huán)與注射機定模固定板定位孔相配合，配合精度為H11/b11，以便于裝模。定位環(huán)用內(nèi)六角螺釘固定在定模座上。本注射機的模板定位孔