塑料后盖成型工艺与模具设计.doc

1、河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书11 绪 论目前，我国塑料技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在塑料模基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。1.1 国内模具的现状和发展趋势1.1.1 国内模具的现状我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003 年我国模具生产厂点约有 2 万多家，从业人员约 50 多万人，2004 年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004 年模具产值

2、530 亿元。进口模具 18.13 亿 美元，出口模具4.91 亿美元，分别比 2003 年增长 18%、32.4%和 45.9%。进出口之比 2004 年为3.69:1，进出口相抵后的进净口达 13.2 亿美元，为净进口量较大的国家。在 2 万多家，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有 20 多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。 近年来， 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能力提高较快；“三资“ 及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。生产厂点中虽然说

3、我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足:第一，体制不顺，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合 1 万美元，国外模具工业发达国家大多是 1520 万美元，有的高达 2530 万美元，与之相对的是我国相

4、当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用了先河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书2进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM 应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企

5、业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占 45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。 第五，模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。1.1.2 国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去

6、的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 1） 模具日趋大型化； 2）在模具设计制造中广泛应用 CAD/CAE/CAM 技术； 3）模具扫描及数字化系统； 4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； 5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； 6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术； 7）模具的精度将越来越高； 8）模具研磨抛光将自动化、智能化； 9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程； 10）开发新的成形工艺和模具。1.2 国外模具的现状

7、和发展趋势河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书3模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并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。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为 600650 亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。

8、 国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到 50%以上；国外模具企业的组织形式是“ 大而专 “、“大而精“。2004 年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织- 德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约 5000 家。2003 年德国模具产值达 48 亿欧元。其中（ VDMA）会员模具企业有 90家，这 90 家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的 90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造

9、模具产值约合 1 万美元左右，而国外模具工业发达国家大多 1520 万美元，有的达到 2530 万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达 70%以上，而我国才达到 451.3 后盖模具设计与制造方面1.3.1 后盖模具设计的设计思路传统的注塑模设计流程如图 5 所示10。图 5 传统注塑模具设计流程图河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书4在进行设计之前，设计者应该明确自己要设计的事项，要以设计任务书为依据设计模具。根据设计书的内容，设计者应熟悉塑件的几何形状、明确使用要求。然后对塑件进行成型工艺性的检查，以确认塑件各个细节是否符合注塑成型的工艺条件，这可以利用一

10、些塑料 CAE 分析软件辅助分析。在对工艺性分析之后，利用 CAD 软件进行塑件的型芯型腔造型，确定其收缩率和分型面。将塑件的型芯型腔设计完毕之后，根据塑件的参数，选取合适的模架。接下来的工作就是对模具的浇道系统、冷却或加热系统、模具其他构件的设计，根据前面的设计，选择合理的注射机，最后绘制模具的设计图。随着 CAD/CAM 技术在模具领域的发展，传统的模具设计正在发生着重大变化，每个公司也有自己实际的一套操作手册。但总的来说，设计的基本过程和内容，均与传统的设计基本相同。1.3.2 后盖模具设计的进度1.了解目前国内塑料模具的发展现状，所用时间 5 天；2.确定加工方案，所用时间 5 天；3

11、.模具的设计，所用时间 30 天；2 后盖注塑工艺性分析设计要求材料：ABS板厚：t=1塑件名称：塑料后盖河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书5图一 零件图设计要求：1. 任务书 2. 说明书3. 目录 4. 参考文献5. 装配图（1.2 号）及零件图2.1 塑件的工艺性分析1塑件的原材料分析。ABS，化学名称是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名称是 Acrylonitrile Butadiene Styrene。ABS 树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将 PS、SAN、BS 的各种性能有机地统一起来，兼具韧、硬、刚相均衡的优良力学性能。ABS 是丙烯

12、腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A 代表丙烯腈，B 代表丁二烯，S 代表苯乙烯。 ABS 塑料的密度是 1.041.06 g/ 。ABS 的成型时收缩率为 0.30.8%。成型时，3cm温度为 200240。ABS 塑料需要在料斗中的进行预热干燥，干燥的工艺条件为在8090条件下干燥 2 个小时。ABS 的使用温度不高，一般不超过 80。河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书6ABS 工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性。ABS 塑料燃烧缓慢，火焰呈黄色，且有黑烟。燃烧后塑料会软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但且没有熔融滴落的现象

13、。 ABS 工程塑料具有突出的力学性能和优良的综合性能，有极好的冲击强度、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，尺寸稳定性好，成型加工和机械加工较好。由于其突出的性能，ABS 塑料被广泛用于制造电器外壳、手机、电话机壳、容器等，也用于生产板料、管料等产品3。在设计时应注意 ABS 塑料的一些相关问题。要求模具分型面、配合面的精度要高，以免溢料。塑料 ABS 的一些注塑工艺参数见表 1。表 1 ABS 注塑工艺参数因此此塑件的成型温度分别为：注射机类型 螺杆式 保压力（MPa） 3070螺杆转数（r/min）2060 注射时间（s） 35喷嘴形式 直通式 保压时间（s） 1530喷嘴温度（ ）C

14、180260 冷却时间（s） 1030模具温度（ ）4085 成型周期（s） 3070注射压力（MPa） 60100河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书7融化温度设为 245 度，模具的温度设为 60 度，模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低。22 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析（1）结构分析，该零件总体结构为矩形，且一边有两个对称的小凸台，因此模具属于简中等难度模具。（2）尺寸精度分析，该零件没有标注尺寸公差，属于自由公差，且壁厚比较均匀，易于成型，所以模具制作精度要求不是特别高，易于加工制作。（3）表面质量分析，该零件的表面要求除了要求没有缺

15、陷，毛刺，无其他特殊要求，不比较容易实现。2.2.1 计算塑件的体积质量计算塑件的质量是为了选注塑机。计算塑件的体积：67301+380.5+441=2048mm =2.048cm33计算塑件的质量：根据手册查找得 ABS 密度为 1.05g/cm所以塑件质量为 M=Vp=2.1504g塑件的体积不大，因此采用一模四件，根据塑件的外形尺寸初选注塑机为 S/30-250。 2.3 塑件注塑工艺参数的确定查找相关文献与资料得：注塑温度：包括料筒温度与喷嘴温度料筒温度：后段温度选用 160。c中段温度选用 170。C前段温度选用 190。C喷嘴温度：选用 180。C注塑压力：选用 132Mpa注塑时

16、间：选用 7s河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书8保压：选用 3070Mpa保压时间：选用 3s冷却时间：选用 50s3 注塑模结构设计注塑模结构设计包括：分型面选择，模具型腔数目的确定排列方式，浇口设计，模具工作零件结构设计等。3.1 分型面选择模具设计中分型面的选择是很重要的，它决定了模具的结构，应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。此塑件的分型面选择如下图 AA3.2 确定型腔排列方式本塑件在注塑时采用一模四件，即需要四个型腔，综合考虑浇铸系统，模具复杂河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书9程度，选择如下；3.3

17、浇注系统的设计3.3.1 主流道的设计根据设计手册查得 S30/250 型注塑机的有关尺寸为：喷嘴前端孔径为 4；喷嘴前端球面半径为 10；根据模具主流道与喷嘴的关系的：主流道球面半径 R=11主流道最小端直径 r=4为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为 1-3 度，经换算的主流道大端直径为 8，为了使溶料顺利进入分流道，可以将分流道出料端设计为 R=4 的半圆。3.3.2 分流道设计本塑件的形状不算太复杂，溶料填充比较容易，为了便于加工，设计为 R=2半圆做分流道。3.3.3 浇口设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选侧浇口为好。其形状选用圆弧形,试模时修正。河

18、南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书10主流道及浇口和衬套定位环形状如图所示：3.4 抽芯机构的设计本例的塑件侧壁个有两个小凸台，他们均垂直于脱模方向，阻碍了成型后塑件从模具脱出。因此成型小凸台的零件必须有侧抽芯机构。本模具采用斜滑块抽芯。根据此模具的具体形状，我把斜滑块作成燕尾形状安装于动模板板上，其形状如下： 59680.A3.5 成型零件结构设计3.5.1 型腔结构设计本模具采用一模四腔结构形式，考虑加工难度及材料利用率，凹模用整体式凹模，分流道与浇口设计在下凹模板上。3.5.2 上凹模型腔塑件帽型突起部分为长方型，型腔尺寸为：长为 60，型腔为：D=DMAX+DMAXSMIN%-TZ=59.440 0-0.25 ；