1、1卡勾塑料模具设计绪论一、塑料模具设计与制造在国民经济中的地位和作用 1.1 塑料工业在国民经济中的地位目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。特别是在办公机器、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、通信、轻工、建筑业产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已经想胜利、塑料化方向发展。近几年来，由于工程塑料制件的强度和精度等都得到很大提高，因而各种工程塑料零件的使用范围正在不断扩大，预计今后随着微型电子计算机的普及和汽车的轻型化，塑料制件的使用范围将会越来越大，塑料工业的生产量也将迅速增长，塑料的应用将覆盖国民经济所以部门，尤其
2、在国防和尖端科学科技领域中有越来越重要的地位。 1.2 塑料模具的现代设计与制造在塑料工业中的作用塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切关系。塑模是现代塑料工业生产中的重要工艺装备，塑模工业是国民经济的基础工业。用塑模生产成形零件的主要优点是制造简便、材料利用率高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑模也是成型塑料制品的主要工具，它的结构和加工精度对塑件的质量和生产效率等有直接的关系。因而世界各国对塑模的设计与制造技术都极为关注。近年来国外对塑模的热浇道系统、温度控制系统、应用数控机床加工及减少热处理变形等方面都作了许多探索，
3、并取得了一定的效果。二、塑料成型模具加工技术的发展大多数塑料制品的制造是靠模塑成型的。用模具生产的塑料制品具有高精度、高复杂程度、高一致性，高生产率和低消耗等特点。塑料模具的设计和制作水平，对塑料制品的成型质量具有至关重要的影响。从某种意义上来说，塑料市场的开拓、塑料制品的优劣主要取决于模具质量，由于塑料模具的研制工作一直受到各2方面的重视，故其设计和制作水平提高很快，特别是计算机辅助设计和辅助制造技术发展很快。开发了一些新的塑料成型方法，如热流道成型、高精密塑料成型和超塑成型塑料等。我国国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石油化工和建筑均离不开模具，都与模具发展相关。所以，人们称“模具是
4、工业生产之母” 。从世界发达国家的生产情况来看，模具产值已经大于机械产值，而且他们只生产高附加值的模具，低附加值的模具则转到其他发展中国家生产。我国 1998 年模具生产工业产值就超过当年机床工业产值。据国际生产技术协会预测 21 世纪， 机械零部件中 60的粗加工，80的精加工要有模具来完成。所以模具工业对今后国民经济和社会的发展将起到越来越重要的作用。模具的制造技术和成型技术未来有如下发展的趋势。（1） 在模具设计制造中将全面推广 CAD/CAM/CAE 技术（2） 快速原型制造及相关技术将得到更好地发展（3） 高速铣削加工将得到更广泛地应用（4） 模具高速扫描及数字化系统将在逆向工程中发
5、挥更大作用（5） 电火花加工技术将得到发展（6） 热流道技术将得到推广（7） 超精加工和复合加工将得到发展（8） 气体辅助注射技术和高压注射成型等工艺将进一步发展（9） 模具液压成型技术将进一步开发应用（10）模具标准化程度将不断提高（11）模具优质材料及先进表面处理技术将进一步受到重视（12）模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展（13）模具自动化加工系统的研制和发展（14）虚拟技术将得到发展三、塑料模分类按照塑料制品成型加工方法的不同，通常可将塑料模分为以下 6 大类型。1、注塑模用于塑料制件注塑成型的模具通称注塑模，或称注塑模。主要用于热塑性塑料制品成型，近年来也越来越多地用于热固性塑料
6、制品成型。这是一类用途宽、占有比重大、技术较为成熟、地位尤为显赫的一大类塑料模具。因材料或塑件结构或成型过程不同，有热固性塑料注塑模，结构泡沫注塑模和反应成型注塑模等3之别。2、压塑模用于塑料制件压缩成型的模具简称压塑模，俗称压模。压塑模主要用于热固性塑料制品的成型，但也可用于热塑性塑料制品成型。另外，还可用于冷压成型聚四氟已稀坯件，此种模具称为压锭模。3、传递模用于塑料制件传递成型的模具称为传递模或称压注塑，俗称挤胶模。传递模多用于热固性塑料制品的成型。4、挤塑模用于连续挤出成型塑料型材的模具通称挤塑模，简称模头，俗称机头。这是又一大类用途很宽、品种繁多的塑料模具。主要用于塑料棒材、管材、板
7、材、片材、薄膜、电线电缆包覆、带丝、复合型材及异性材的成型加工。也用于中空制品的制坯成型，此种模具称为型坯模。5、中空吹塑模将挤出或注射出来的尚处于塑化状态的管状型坯，趁热放置于模具型腔内、立即在管状型坯中心通以压缩空气，致使型坯膨胀而紧贴于模腔壁上，经冷却硬化即可得一中空制品。凡此种塑料制品成型方法所用的模具，称为中空吹塑模。中空吹塑模主要用于热塑性塑料的中空容器类的制品成型。6、热成型模具热成型模具通常以单一的阴模或阳模形式构成。将预先制备的塑料片材周边紧压于模具周边上，并加热使之软化，然后于紧靠模具一侧抽真空，或在其反面充以压缩空气，使塑料片材紧贴于模具上，经冷却定型后即得到一热成型制品
8、。此类制品成型所用的模具通称热成型模具。4第 1 章 卡勾注塑模工艺规程的编制51.1、明确设计任务书和准备必要的技术资料注塑模设计工作必须以模具设计任务书作为依据，由设计任务书了解塑料制品的技术图样、生产纲领、使用要求，注塑成型工艺规程以及对模具质量的要求和完成时间等内容，明确设计任务之后，通过必要的技术资料进行初步设计。1.2、塑件的工艺性分析该塑件是笔记本电脑中的一个卡勾，其零件图如图所示，本塑件的材料采用苯乙烯-丁二烯-丙烯晴（ABS） ，生产类型为大批量生产。图一 卡勾零件图1.2.1、塑件的原材料分析6塑件的材料采用 ABS 属热塑性塑料。它的成型特性为：1、无定行料，其品种牌号很
9、多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。2、吸湿性强，含水量应小于 0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预干燥。3、流动性中等，溢边料 0.04mm 左右。 （流动性比聚苯乙烯、AS 差，但比聚碳酸脂、聚乙烯好）4、比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热，高抗冲击和中抗冲击性树脂料温更宜取高） 。料温对物性影响较大，料温过高宜分解（分解温度为250，比聚苯乙烯宜分解） 。对要求精度高的塑件模温宜取 5060 ，要求光泽及耐热塑料宜取 6080。注射压力应比加工聚苯乙烯的高，一般用柱塞式注射机时料温为 180230，注射压力为 10014
10、0，螺杆式注射机宜取 160220，注射压力 70100。5、模具设计时要注意浇注系统对料流阻力小，浇口处外观不良宜发生熔接痕，应注意选择浇口位置、形式，顶出力过大或机械加工时塑件表面显现“白色”痕迹（但在热水中加热可消失） ，脱模斜度宜取 2以上。 1成型时注意事项：1、因 ABS 原料粒料及宜吸潮，致使制品出现斑痕、云纹等缺陷，因此成型前需充分干燥，含水率控制在 0.1%以下。2、ABS 流动性好，流动距离比，即流动长度 L 与该处制品壁厚 T 之比达190，因而不易出现飞边、熔痕等温度低，有利于成型，但含橡胶组分多的 ABS流动性较差。3、耐热级和电镀级 ABS 的料筒温度要稍高，而阻燃
11、级和抗冲击级稍低。1.2.2、塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1、结构分析 要想获得合格的塑料制件除选用塑料的原材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性，塑件的结构工艺性与模具设计有直接关系，只有塑件设计满足成型工艺要求，才能设计出合理的模具结构以防止成型时产生气泡、缩孔、凹陷、及开裂等缺陷，达到提高生产率和降低成本的目的。从零件图上分析，该零件总体形状为等腰梯形。在宽度方向的两侧各有一个高度为 5mm，长度为 8mm，厚度为 1.2mm 的倒勾，且倒勾头部的圆弧半径为R0.2mm，倒勾底部有 R0.5mm 的过渡圆弧。倒勾头部的高度为 1.2mm，宽度为，零件上有 7mm，5mmx5mm，3mm
12、x5mm、3mmx3mm 的凹槽，且都为不对称分布，零件的一侧有 11mmx1mm 的凹槽（对称分布） 。因此，模具设计时必须设置侧向分型抽芯7机构，该零件属于中等复杂程度。2、尺寸精度分析 塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸相符合程度，即所获得塑件尺寸的准确度。塑件的尺寸精度与模具的制造精度，模具的磨损程度，塑件收缩率的波动及成型时工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和模具的结构形式等有关，因此，塑件 的尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。由于该塑件上尺寸公差均为未注尺寸公差。查表可知 ABS 材料的制件为 MT5级。 即： mm, mm, mm,
13、mm, mm, mm, mm,2064.58038.1064.72.05102.02.624.05mm, mm, mm, mm, mm, mm, mm. 1.2.302.4.038.0以上分析可见，该零件的尺寸精度中等偏上，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从零件的壁厚上来看，壁厚最大处为 1.5mm，最小处为 1.2mm，较均匀，有利于成型。3、表面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺、内部不得有导电介质外，零件外表面要求表面粗糙度为 Ra6.3，且要有光泽。除此外没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注塑时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保
14、证。1.2.3 计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。计算塑件的体积：V=1330 (由 PRO/E 量得)3m计算塑件的质量：根据设计手册 查得 ABS 的密度为 P=1.46g/3 3cm故零件的质量为：W=VP=1330x1.46x 310=2g81.3、成型设备的选择注射模具是安装在注射机上的，模具与注射机应当相适应，这将关系到制件的质量，均匀性及成型周期。一副模具放在许多型号和规格的注射机上使用，均可能获得令人满意的效果，但是只有该模具的注射量、锁模力、注射速度和总的循环操作都与预想值相同的情况下才能取得最佳效果。选择注塑机时，必须保证制品的注射量小于注
15、射机允许的最大注射量。根据生产经验，制品注射量一般不超过注射机最大注射量的 80%，此模具采用一模两腔。1.3.1、注射量的校核模具型腔能否充满与注射机允许的最大注射量密切联系，设计模具时应保证注塑模内所需融体总量在注射机实际的最大注射量；根据生产经验，注射机的最大注射量是允许最大注射量的 80%。由 + 80% 1M2计算可得满足使用要求。1.3.2、注射压力校核及锁模力校核注射压力校核是检验注射机的最大注射压力能否满足制品成型的需要，注射压力的大小与制品的复杂程度、模具结构、塑件品种、注射速度、流动比、喷嘴及模具流道系统以及注射机类型等因素有关。ABS 的注射压力为60MPa100MPa，
16、而 XS-ZY-125 型注射机的注射压力为 119MPa。故满足注射压力的需要。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠的锁模，不使成型过程中出现溢料现象，应使塑料融体时型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的 乘积小于注射机额定锁模力。即（ + ）PF1nA2经计算满足上式要求，故满足使用要求。1.3.3、塑件注塑工艺参数的确定查阅相关文献和参考工厂实际应用的情况，ABS 的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整） 49注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度料筒温度：后段温度 选用 1601t中段温度 选用 1752前段温度
17、选用 1903t喷嘴温度：选用 175注塑压力：选用 70注塑时间：选用 30保压：选用 72MPa保压时间：选用 10s冷却时间：选用 30s10第 2 章 注塑模的结构设计注塑模结构设计主要包括：分型面的选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道布局、浇口位置设置、模具工作零件的设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。2.1、分型面选择分型面是动、定模具的分界面，即打开模具取出浇注系统凝料的面。分型面的位置影响着成型零件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切联系。实际的模具结构基本上有三种情况：型腔完全在动模一侧；型腔完全在定模一侧；型腔各有一部分分别在动、定
18、模中。分型面的选取不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且涉及模具结构与制造成本。一般来说，分型面的总体选择原则是：保证塑件质量，便于制品脱模和简化模具结构。具体包括以下几条。型面位置应设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔，这是分型面首要原则。1、有利于保证塑件的外观质量2、有利于保证塑件的尺寸精度3、考虑满足塑件的使用要求4、考虑注塑机的技术规格，使模板间距大小合适5、考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积6、尽可能将塑件留在动模一侧，易于设置和制造简便易行的脱模机构7、考虑侧向抽拔距，一般机械式分型面抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此选择的分型面应使抽拔距离尽量短8、尽量方便浇注系统的布局9、有利于排气10、模具零件易于加工该零件为笔记本电脑外壳上的一个制件，制件的上表面要求有光泽，且不准有流痕，飞边等，为了满足制件的表面要求，降低模具的复杂程度，减少模具加
