塑料蓋注塑工藝分析與模具設計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　塑料蓋注塑工藝分析與模具設計</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　

2、第1章 概 論1</p><p>　　1.1 論文背景及意義1</p><p>　　1.2 本論文及相關領域的國內外現(xiàn)狀及發(fā)展1</p><p>　　1.2.1 塑料模功能1</p><p>　　1.2.2 國內外塑料?，F(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.3塑料模發(fā)展趨勢2</p>&

3、lt;p>　　1.3 注塑模概述2</p><p>　　1.3.1 注射模設計特點2</p><p>　　1.3.2 注射模的組成件2</p><p>　　第2章 注塑模設計4</p><p>　　2.1 塑件的工藝分析4</p><p>　　2.1.1 塑料制品的材料4</p>&l

4、t;p>　　2.1.2 塑件的結構分析5</p><p>　　2.1.3 塑件的尺寸精度分析6</p><p>　　2.1.4 表面質量分析6</p><p>　　2.2 分型面及排氣槽的設計6</p><p>　　2.2.1 分型面的設計6</p><p>　　2.2.2 排氣槽的設計6</

5、p><p>　　2.2.3 主流道的設計7</p><p>　　2.3 合模導向機構設計7</p><p>　　2.3.1 導柱的設計7</p><p>　　2.3.2 導套的設計8</p><p>　　2.4 成型零件的設計9</p><p>　　2.4.1 型腔型芯的設計9</

6、p><p>　　2.4.1.1 型腔、型芯徑向尺寸計算10</p><p>　　2.4.1.2 型腔、型芯的深度尺寸的計算11</p><p>　　2.5 冷卻系統(tǒng)的設計12</p><p>　　2.5.1模具厚度校核12</p><p>　　2.5.2開模行程的校核13</p><p>

7、　　2.6 模具設計總裝圖13</p><p><b>　　結 論15</b></p><p>　　參 考 文 獻16</p><p><b>　　附件18</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本論文主要是

8、針對塑料蓋的模具設計,通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設計出一副注塑模。該論文從產品結構工藝性，具體模具結構出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結構、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關參數(shù)的校核、都有詳細的設計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)論文題目設計的主要任務是塑料蓋注塑模具的設計。也就是設計一副注塑模具來生產塑料蓋塑件產品，以實現(xiàn)自動化提高產量。針對塑料蓋

9、的具體結構，該模具是點澆口的雙分型面注射模具。由于塑件內側有四個小凸臺，無法設置斜導柱，固采用活動鑲件的結構形式。其優(yōu)點在于簡化機構，使模具外形縮小，大大降低了模具的制造成本。通過模具設計表明該模具能達到塑料蓋的質量和加工工藝要求。</p><p>　　關鍵詞： 塑料模具 塑料蓋 模具</p><p><b>　　Abstract</b></p><

10、;p>　　This topic mainly aimed at the mold design of plastic lid. Through the analysis and comparison of the plastic product , the plastic mold was designed. This topic came from the technology capability of product, th

11、e structure of the mold embarks, the pours system, the injection molding system and the related parameter examination, the mold took shape the partial structures, the against system, the cooling system all had the detail

12、ed design, at the same time , the processing craft of the mold were </p><p>　　Key words  plastic mold the plastic lid mold</p><p>　　第1章 概 論</p><p>　　1.1 論文背景及意義</p>&

13、lt;p>　　市場競爭的日趨激烈，使得產品的功能日趨多元化，產品的生命周期不斷縮短，塑料產品結構日趨多樣化和復雜化，客戶對產品質量的要求也越來越高。這在一定程度上決定了模具設計和注射成型過程的復雜性，有些注射成型問題連有經驗的模具設計師和注射工藝師都很難把握。而傳統(tǒng)的注射模設計首先考慮的是模具結構本身的需要，之后考慮的才是注射制品的需要。例如，常規(guī)的注射模設計通常是根據(jù)經驗確定澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，而不是根據(jù)流動分析來確定，最后在試

14、模過程中通過反復的調整模具的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)參數(shù)來勉強達到產品的質量要求。模具試模周期過長、試模成本過高嚴重影響了企業(yè)的競爭力。因此，對塑料熔體的注射成型過程的計算機模擬對優(yōu)化產品結構設計、模具設計以及注射成型工藝具有非常重要的指導意義[1][2][3]。</p><p>　　1.2 本論文及相關領域的國內外現(xiàn)狀及發(fā)展</p><p>　　1.2.1 塑料模功能</p>

15、<p>　　分子材料加工領域中，用于塑料制品成形的模具，稱為塑料成形模具，簡稱塑料模。塑料模優(yōu)化設計，是當前高分子材料加工領域中的重大課題。</p><p>　　在塑料材料、制品設計及加工工藝確定以后，塑料模設計對制品質量與產量，就具有決定性的影響。首先，模腔形狀、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、澆注與排氣位置選擇、脫模方式以及定型方法的確定等，均對制品尺寸精度和形狀精度以及塑件的物理力學性能、內應力大小

16、、表觀質量與內在質量等，起著十分重要的影響。其次，在塑件加工過程中，塑料模結構的合理性，對操作的難易程度，具有重要的影響。再次，塑料模對塑件成本也有相當大的影響，除簡易模具外，一般說來制模費用是十分昂貴的，大型塑料模更是如此。</p><p>　　現(xiàn)代塑料制品生產中，合理的加工工藝、高效率的設備和先進的模具，被譽為塑料制品成形技術的“三大支柱”。尤其是塑料模對實現(xiàn)塑件加工工藝要求、塑件使用要求和塑件外觀造型要求起

17、著無可代替的作用。高效全自動化設備，也只有裝上能自動化生產的模具，才能發(fā)揮其應有的效能。此外，塑件生產與產品更新均以模具制造和更新為前提。</p><p>　　1.2.2 國內外塑料?，F(xiàn)狀</p><p>　　我國塑料模的發(fā)展極其迅速。塑料模的設計技術、制造技術、CAD技術、CAPP技術，以有相當規(guī)模的開發(fā)和應用。我國在塑料模設計技術上，與發(fā)達國家和地區(qū)的差距，參見表1.1[5]。在模具材

18、料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全，質量尚不穩(wěn)定。</p><p>　　表1.1 塑料模設計技術</p><p>　　1.2.3塑料模發(fā)展趨勢</p><p>　　塑料模技術，包括設計技術、材料選擇、加工技術管理與維修技術等多種領域，屬于系統(tǒng)工程技術。隨著塑料模應用領域不斷擴大，地位的不斷提高，對此國家以制定出明確的奮斗目標。</p><p&

19、gt;<b>　　1.3 注塑模概述</b></p><p>　　1.3.1 注射模設計特點</p><p>　　塑料注射模能一次性地成型形狀復雜，尺寸精確，或帶有嵌件的塑料制件。作為先進的模具，須在使用壽命期限內保證制品質量，并要有良好的技術經濟指標。這就要求模具動作可靠，自動化程度高，熱交換效率好，成型周期短。其次，合理選用模具材料，恰當確定模具制造精度，簡化模具

20、加工工藝，降低模具的制造成本亦十分重要。</p><p>　　此外，在注塑模設計時，必須充分注意到以下特點[4]： </p><p>　?。?）塑料熔體大多屬于假塑體液體，能“剪切變稀”。 </p><p>　　（2）視注射模為承受很高型腔壓力的耐壓容器。 </p><p>　?。?）整個成型周期中，塑件——模具——環(huán)境組成了一個動態(tài)的熱

21、平衡系統(tǒng)。 </p><p>　　1.3.2 注射模的組成件</p><p>　　凡是注射模，可分為動模和定模兩大部分。注射充模時動模和定模閉合，構成型腔和澆注系統(tǒng)。開模時動模與定模分離，取出制件。定模安裝在注射機的固定模板上；動模則安裝在注射機的移動模板上。根據(jù)零件的不同功能，可由七個系統(tǒng)或機構組成[5]：（1）成型零件：主要包括凹模、凸模、型芯、鑲拼件，各種成型桿與成型環(huán)；（2）澆注

22、系統(tǒng)（3）導向和定位機構；（4）脫模機構：主要由頂桿、頂出板、回程桿、頂出固定板、拉料桿等組成；（5）側向分型抽芯機構；（6）溫度調節(jié)系統(tǒng)；（7）排氣系統(tǒng)。</p><p><b>　　第2章 注塑模設計</b></p><p>　　2.1 塑件的工藝分析</p><p>　　2.1.1 塑料制品的材料</p><p>

23、　　BS是由丙烯晴,丁二烯,苯乙烯共聚而成的,是一種新型的工程材料。它具有三種成分的綜合性能,是一種具有堅韌、質硬和剛性的工程材料。</p><p>　　ABS是非結晶聚合物,不透明、無毒、無味及微黃的熱塑性樹脂.有及好的抗沖擊強度,且在低溫下也不迅速下降.有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐油性、化學穩(wěn)定性和電器性能。</p><p>　　ABS的主要成型特點：</p>&l

24、t;p>　　(1)可用注射、擠出、壓延、吹塑、真空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等成型加工方法。</p><p>　　(2)收縮率小,可制得精密塑料。 </p><p>　　(3)吸濕性較大,成型前應干燥處理。 </p><p>　　(4)流動性中等,溢邊值0.04mm,溶體粘度強烈依賴于剪切速率,因此模具設計大都采用點澆口形式。</p><p

25、>　　(5)熔融溫度較低,熔融溫度范圍固定,宜采用高料溫、高模溫和高注射壓力,有利于成型。</p><p>　　(6)澆注系統(tǒng)流動阻力小,注意澆口形式和位置應合理,防止產生熔接痕或減小熔接痕數(shù)量。脫模斜度不宜過小。</p><p>　　ABS注射成型的主要工藝參數(shù)見表2.1[6]。</p><p>　　表2.1 ABS注射成型的主要工藝參數(shù)</p&

26、gt;<p>　　樹脂名稱 ABS</p><p>　　注射機類型 螺桿式</p><p>　　螺桿轉速，(r/min) 30～60</p><p>　　形式 直通式</p>&

27、lt;p>　　噴嘴溫度（℃） 180～190</p><p>　　前 200～210</p><p>　　料筒溫度（℃）中 210～230</p><p>　　后 180～200</p><p>　　模具溫度（℃）

28、 50～70</p><p>　　注射壓力（MPa） 70～90</p><p>　　保壓壓力（MPa） 50～70</p><p>　　注射時間（s） 3～5</p><p>　　保壓時間（s）

29、 15～30</p><p>　　冷卻時間（s） 15 ～30</p><p>　　總周期 （s） 40～70</p><p>　　密度（g/㎝） 1.01～1.08</p><p>　　2.1.2 塑件的結構分析</p><

30、p>　　該塑件為一圓形塑料蓋。塑件含有內螺紋，如圖2.1所示，因此需要采用螺紋旋轉脫模機構，塑料件上有兩個止轉孔，需設計為襯套形式，防止脫模時塑料件隨螺紋型芯轉動。外觀結構較為復雜，凹模采取鑲嵌式，便于加工，易于更換，節(jié)約了貴重材料。該件為圓形對稱件，故在塑料蓋的中心位置設置點澆口，以便充型。由于采用螺紋脫模機構，結構較為復雜，宜采用一模一腔 。 </p>

31、<p>　　圖 2.1 塑料蓋</p><p>　　2.1.3 塑件的尺寸精度分析</p><p>　　注塑件由于沒有精度要求,因此取最低精度5級(SJ1372-78)。由以上分析可見,該零件的尺寸精度為低精度,對應的模具相關的零件加工可以保證。</p><p>　　2.1.4 表面質量分析</p><p>　　塑料件沒有特

32、別的表面質量要求,故比較容易實現(xiàn)。經過以上分析可以看出,注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證。</p><p>　　2.2 分型面及排氣槽的設計</p><p>　　2.2.1 分型面的設計</p><p>　　在注塑模中,用于取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面,通稱為分型面。分型面選擇的一般原則[7][8] ：（1）應便于塑件的脫模。（2）應保證

33、塑件的質量。（3）應有利于防止溢料。4）應有利于排氣。5）應盡量使成型零件便于加工。</p><p>　　該塑料件為一對稱的圓形件，基于以上原則，分型面可選在塑件截面積最大處，如圖2.2所示。 </p><p>　　圖 2.2 塑料蓋分型面</p><p>　　2.2.2 排氣槽的

34、設計 </p><p>　　由于是中小型模具，利用分型面排氣是最簡便合理的方法,同時利用配合間隙排氣,其間隙為0.03mm～0.05mm。</p><p>　　2.2.3 主流道的設計</p><p>　　主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。因主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機噴嘴及一定溫度、壓力塑料熔體

35、要冷熱交替反復接觸，屬于易損件，對材料要求較高，所以模具的主流道部分設成可拆卸更換的主流道襯套式，以便有效地選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理。主流道襯套設置在模具的對稱中心位置上。</p><p>　　主流道設計如圖2.3所示 ，其主要參數(shù)為：</p><p>　　d=碰嘴直徑+1mm；</p><p>　　R=碰嘴球面半徑+2～3mm；</p>&l

36、t;p><b>　　α=2°～4°；</b></p><p><b>　　r=D/8；</b></p><p>　　H=（1/3～2/5） R。 </p><p><b>　　圖 2.3 主流道</b></p><p&g

37、t;　　2.3 合模導向機構設計</p><p>　　模具閉合時要求有準確的方向和位置。具有一定精度的合模導向機構，是注射模設計不可缺少的組成部分。</p><p>　　2.3.1 導柱的設計</p><p>　　技術要求：（1）為使導柱具有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內芯，采用T10鋼經淬火處理，硬度為50HRC～55HRC。導柱固定部分表面粗糙度為Ra0.8

38、m,導向部分表面的粗糙度為 Ra0.8m～Ra0.4m。</p><p>　?。?）導柱固定端與模板之間采用H7/k6過渡配合；導柱導向部分采用H7/f7的間隙配合。 </p><p><b>　　導柱設計如圖2.4</b></p><p><b>　　圖2.4 導柱</b></p><p

39、>　　2.3.2 導套的設計</p><p>　　導套選用注塑模 型直導套采用H7/r6配合鑲入模板。 </p><p>　　導套結構如圖2.5所示。</p><p><b>　　圖2.5 導套</b></p><p>　　2.4 成型零件的設計</p><p>　　2.4.1

40、 型腔型芯的設計</p><p>　　塑料件具有內螺紋，型芯設計為獨立的螺紋型芯（如圖2.6所示），以便旋轉脫模。并采用H8/h8的間隙配合，將螺紋型芯直接插入模具相應的配合孔中。凹模設計為底部鑲拼結構（如圖2.7所示），簡化了模具的加工性，減少了熱處理變形，鑲拼結構便于模具維護，節(jié)約了貴重的模具鋼，鑲拼處的間隙利于排氣。</p><p>　　圖 2.6 螺紋型芯</p>

41、<p>　　圖 2.7 凹模鑲塊</p><p>　　2.4.1.1 型腔、型芯徑向尺寸計算</p><p>　　注射塑料ABS的成型收縮率：</p><p><b>　　Scp=</b></p><p>　　由表18.1.3-2知=0.7%，=0.3% </p><

42、p>　　Scp= =0.5% </p><p>　?。?）型腔的徑向尺寸：</p><p>　　=[（1+Scp%）－] </p><p>　　式中 ——型腔徑向尺寸；單位為mm</p><p>　　——塑件的基本尺寸；單位為mm </p

43、><p>　　——塑件的公差值； </p><p>　　——模具成形零件的制造公差；取/4</p><p>　　將數(shù)據(jù)代入公式中得：</p><p>　　=[（1+0.5%）×95－0.75×0.60]0+0.07=95.220+0.07 mm</p><p&

44、gt;　　=[（1+0.5%）×66－0.75×0.52]0+0.13=66.070+0.13 mm</p><p>　　=[（1+0.5%）×87－0.75×0.60]0+0.07=87.150+0.07 mm</p><p>　　=[（1+0.5%）×8－0.75×0.20]0+0.05=95.220+0.05 mm</

45、p><p>　?。?）型芯徑向尺寸：</p><p>　　= [（1+Scp%）+] </p><p>　　式中 ——型芯徑向尺寸；單位為mm</p><p>　　將數(shù)據(jù)代入公式中得：</p><p>　　= [（1+0.5%）×63+0.75×0.46]　－0.120=62.78- 0.120&l

46、t;/p><p>　　2.4.1.2 型腔、型芯的深度尺寸的計算</p><p>　　(1）型腔深度尺寸計算：</p><p>　　=[（1+Scp%）－Δ] </p><p>　　式中 ----型腔深度尺寸；單位為mm</p><p>　　----塑件的基本尺寸；單位為mm</p><p&g

47、t;　　將數(shù)據(jù)代入公式中得：</p><p>　　=[（1+0.5%）×13－×0.22]0+0.06=12.930+0.06 mm</p><p>　　=[（1+0.5%）×5－×0.18]0+0.05=5.30+0.05 mm</p><p>　?。?）型芯高度尺寸計算：</p><p>　　=[（

48、1+Scp%）+Δ]</p><p>　　=[（1+0.5%）×11+×0.22] -0.050 =11.25-0.050 mm</p><p>　　=[（1+0.5%）×5+×0.18] -0.050 =5.15-0.050 mm</p><p>　　=[（1+0.5%）×2+×0.16] -0.040

49、 =2.11-0.040 mm</p><p>　　2.5 冷卻系統(tǒng)的設計</p><p>　　圖2.8 螺旋式冷卻水套</p><p>　　為了提高冷卻效率和爭取型腔表面溫度的均勻與穩(wěn)定，在系統(tǒng)的綜合設計中應遵守生產中的約定準則。在管道回路布置時，還需進一步考慮型腔的形狀和尺寸，并使加工方便和密封效果良好[12]。</p><p>　　本

50、設計采用螺旋式冷卻回路，如圖2.8所示，大直徑的圓柱高型芯，在心柱表面車制螺旋溝槽，壓入型芯的內孔中。冷卻水從、中心孔引向心柱頂端，經螺旋回路從底部流出。心柱使型芯有較好剛性； </p><p>　　較薄的型芯壁改善了冷卻效果，只是加工較復雜。</p><p>　　2.5.1模具厚度校核</p><p>　　由于注射機可安裝模具的厚度有一定限制，所以設計模

51、具的閉合厚度必須在注射機允許安裝的最大模具厚度及最小模具厚度之間，即 </p><p><b>　　≤≤</b></p><p>　　式中 ------注射機合模部件允許的最小模厚（mm）；</p><p>　　---注射機允許的最大模厚（mm）。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</

52、b></p><p><b>　　= mm </b></p><p>　　滿足 =200 mm≤=204 mm≤=300 mm </p><p><b>　　故符合要求。</b></p><p>　　2.5.2開模行程的校核</p><p><b>

53、;　　雙分型面注射模</b></p><p><b>　　≥ </b></p><p>　　式中 ---定模板和型腔之間分離距離（mm）；</p><p>　　---注射機動模板的開模行程（mm）；</p><p>　　---塑件頂出距離（mm）；</p><p>　　--

54、-包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度（mm）。</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得： =300 mm＞11+13+25+21+10=80 mm</p><p><b>　　滿足條件。</b></p><p>　　2.6 模具設計總裝圖</p><p>　　根據(jù)以上的設計和計算，所設計的模具結構如圖2.9所示：</p>

55、<p>　　模具在開模時，在彈簧10作用下，Ⅰ--Ⅰ面首先分型，以便取出點澆口，當定距拉桿12被限位后，Ⅱ--Ⅱ面分型。</p><p>　　開模完畢，由裝于機床上的電機通過傳動系統(tǒng)帶動鏈輪6，從而使水套5轉動，螺紋型芯13隨同旋轉脫出螺紋，在脫螺紋過程中，彈簧10推動動模板8 ，使襯套15端面始終與制品端面保持接觸，以利用其摩擦阻力而順利脫出螺紋。</p><p>　　傳動

56、系統(tǒng)由滾柱2、7和軸承11支承，以減小傳動時的摩擦阻力。 </p><p>　　圖2.9 模具結構圖</p><p>　　1-上擋板；2-澆口套；3-主流道；4-導柱；5-推桿；6-傳動系統(tǒng)帶動鏈輪；7-動模固定板；8-推動動模板；9-墊板；10-彈簧；11—支承 21-銷釘；12-定模固定板；13-導柱；14-動模；15-襯套；16-定模</p><p><

57、;b>　　結 論</b></p><p>　　本次所選論文為塑料蓋注塑模設計，在設計過程中經過翻閱大量的文獻資料，對整個注塑模設計過程及注塑工藝分析有了一個比較細致，較為全面的了解，較系統(tǒng)的掌握了注塑模設計的基本思路和方法。分析了塑料膜的形勢，選擇相應恰當?shù)淖⑸淠?，通過精確的計算得到了應選擇型芯徑向62.78- 0.120毫米的尺寸，型腔深度尺寸12.930+0.06 mm的尺寸，型芯高度為

58、11.25-0.050 mm的尺寸的零件。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 林志宏. 注塑模CAE技術的應用研究. 模具制造，2004</p><p>　　[2] 叢穆，江梅.CAE技術在汽車塑料件生產中的應用.汽車工藝與材料.2002,(8/9)</p><p>　　[3

59、] 馬克明. CAE技術在塑料注射成型中的應用. 模具制造，2003</p><p>　　[4] 唐志玉. 塑料模具設計師指南 . 北京 ：國防工業(yè)出版社，1999 </p><p>　　[5] 夏具椹等. 中國模具設計大典：第二卷，注塑模具設計. 南昌：江西科學技術出版社，2003 </p><p>　　[6]《塑料模具設計手冊》編寫組. 塑料模具設計手冊.機械工

60、業(yè)出版社，2000</p><p>　　[7] 陳志剛. 塑料模具設計. 北京：機械工業(yè)出版社， 2002.1</p><p>　　[8] 賈潤禮 實用注塑模設計手冊. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[9] 曹宏伸 主編. 塑料成型工藝與模具設計. 北京：機械工業(yè)出版社，1993</p><p>　　[10]李德群 主

61、編. 塑料成型工藝及模具設計. 北京：機械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　[11]卜繁冬 塑料壓力蓋模具設計與制造. 《新技術新工藝》 2010 第3期 </p><p>　　[12]趙建華 楊子義 吳春艷 基于逆向技術的鑄造模具設計與制造. 《鑄造技術》 2004 第10期</p><p>　　[13]屈華昌, 伍建國主編. 塑料成型工藝與模具設計.

62、 北京: 機械工業(yè)出版社. 1996</p><p>　　[14]李彩霞 戴護民 李舒燕 模具設計與制造專業(yè)教學改革初探. 《武漢船舶職業(yè)技術學院學報》 2004 第1期</p><p><b>　　附件</b></p><p>　　圖 2.1 塑料蓋</p><p>　　圖 2.2 塑料蓋分型面</p>

63、<p><b>　　圖 2.3 主流道</b></p><p><b>　　圖2.4 導柱</b></p><p><b>　　圖2.5 導套</b></p><p>　　圖 2.6 螺紋型芯</p><p>　　圖 2.7 凹模鑲塊</p><