塑料模具毕业设计说明书

11绪论1.1引言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。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课题研究的目的与意义塑料模具产业近年来在我国发展很快，随之而来的是日益激烈的市场竞争，加入WTO后，外国模具厂家进入国内市场，要在激烈的竞争中脱颖而出，发展模具标准件实施模具的专业化生产至关重要。现代产品生产中，模具由于其加工效率高，互换性好，节约原材料，所以得到很广泛的应用。模具的用途广泛，模具的种类繁多，科学地进行模具分类，对有计划地发展模具工业，系统地研究、开发模具生产技术，促进模具设计、制造技术的现代化，充分发挥模具的功能和作用；对研究、制订模具技术标准，提高模具标准化水平和专业化协作生产水平，提高模具生产效率，缩短模具的制造周期，都具有十分重要的意义。21.3我国模具技术的现状及今后发展趋势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122cm）大屏幕彩电塑壳注射模具，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CAD/CAE/CAM技术，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CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技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。32注塑件的设计2.1功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。该塑件（如图2-1）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；作为一种塑件产品，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，还要考虑到材料的光氧化等问题。图2-1外壳图2.2材料选择通常，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。对于常温工作状态下的结构件来说，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,以下是对几种常用塑料材料的性能对比，如表2-1所示：4表2-1:三种材料性能参数表ABSPS尼龙密度1.02~1.051.04~1.061.18~1.20收缩率0.3~0.80.6~0.80.8~2.5熔点130~160131~165220~240热变形温度（45N/cm²）65~9865~90132~138模具温度60~8040~6085~120喷嘴温度180~190160~170250~300中段温度180~230170~190270~320后段温度150~170140~160250~270注射压力60~10060~10050~110拉伸强度33~4935~6360~66拉伸弹性模量1.82.8~3.52.3弯曲强度8061~98105~113弯曲弹性模量1.4-1.54压缩强度18~3980~11285缺口冲击强度11~200.25~0.40不断硬度R62~86洛氏M65~8011.7HB体积电阻率10161017~10191015介电常数60Hz2.4~5.0106Hz≥2.760Hz3.0击穿电压-19~2720~30外观浅象牙色或白色不透明无色透明、摔打音清脆透明微黄5特点耐热、表面硬度高、，尺寸稳定、耐化学及电性能好，易加工，可镀铬耐水、耐化学品、绝缘性好、不耐冲击不耐温透明度高、硬而韧、高抗冲、尺寸稳定性优电绝缘性和耐热性好、耐开裂耐药品性差。材料最终选定为ABS,其综合性能优异，具有较高的力学性能，流动性好，易于成型；成型收缩率小，理论计算收缩率为0.5％；溢料值为0.04mm；比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短，制件尺寸稳定，表面光亮。2.3脱模斜度该塑件采用的塑料是ABS，而ABS的成型收缩率较小（0.3-0.8%），而且塑件不太复杂，对型芯的包紧面积也不太大，所以应取较合适的脱模斜度。为保证壁厚的均匀一致，因此取塑料件的内外表面的脱模斜度一致。这里脱模斜度取1º。2.4壁厚图纸可知，该塑件有许多中不同的壁厚，如2mm、3mm、1mm、等。壁厚不均匀，这就造成塑料熔体的充模速率和冷却收缩不均匀，并由此产生许多质量问题。如凹陷、真空包、翘曲、甚至开裂。为防止此类现象出现，这就要求防止出现突变与截面厚薄悬殊的设计，故我在壁厚不同处采取过渡设计，例如：采用圆弧过渡等措施。2.5圆角从塑件可知，该塑件内外表面的转折处都设计了圆角。其采用圆角不仅降低了应力集中系数，提高了抗冲击、抗疲劳能力，而且改善了塑料熔体的流动充模性能，减少了流动阻力。降低了局部的残余应力，防止开裂和翘曲，也使塑料件外形流畅美观。而且成型模具型腔也有了对应的圆角，提高了成型零件的强度。62.6塑件的尺寸精度及表面质量2.6.1尺寸精度（1）尺寸精度的选择；塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，所以精度要求为一般精度即可，但是由于要保证轮与壳体轴的闭合，所以应该对精度要求高些，对其要有公差配合要求，应选择高精度。新标准将塑件制品等级分为三级，即精密级、中级和自由尺寸等级，其尺寸公差见表1-5。表1-5塑料制品精度等级的选用（SJ1372-78）类型塑料品种建议采用精度精密中等自由尺寸1聚苯乙烯ABS聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯聚砜酚醛塑料氨基塑料30%玻璃纤维增强塑料3452尼龙6，尼龙66，尼龙610，尼龙9，尼龙1010氯化聚醚硬聚氯乙烯，醋酸纤维素4563聚甲醛聚丙烯低压聚乙烯5674软聚氯乙烯高压聚乙烯678根据精度等级选用表，ABS的高精度为3级，一般精度为4级。7（2）尺寸精度的组成及影响因素；制品尺寸误差构成为：=s+z+c+a式中——制件总的成型误差；s——塑料收缩率波动所引起的误差；z——模具成型零件制造精度所引起的误差；c——模具磨损后所引起的误差；a——模具安装，配合间隙引起的误差；（3）影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下三个方面。模具——模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。塑料材料——主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。成型工艺——成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。2.6.2塑件的表面质量塑件的外表面要求没有缺陷，没有导电杂质，因为要对外表面进行电镀，所以外表面应比较光滑即外表面粗糙度较低，其内表面无特别要求。2.6.3塑件体积和质量的计算该产品材料为尼龙塑料，其密度为1.02~1.05×103（Kg/m3），收缩率为0.003~0.008。计算其平均密度为1.035×103（Kg/m3），平均收缩率为0.005，下面主要对下壳进行计算和校核。计算塑件体积：使用Pro/e软件对塑件三维模型进行分析得：塑件体积为V塑=2391.24mm3计算塑件质量：由公式M塑=×V塑=1.035×103×106×2391.24×10-9=2.475g83注塑成型的准备3.1注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3-1注塑成型压力—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3.1所示。图中t0代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（t=t1）时，熔体压力迅速上升，达到最大值P0。从时间t1到t2，塑料仍处于螺杆（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9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t2到t3），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