塑料的工艺性设计.docx

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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。模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。(1)冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50%以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分

2、为单工序模，复合模，连续模。(2)锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辑锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。(3)塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35%,而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。(4)压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和

3、高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6%。(5)粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造(凝固理论)，塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。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。

4、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，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，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/CA

5、M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

6、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，高速铳削加工技术，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。1塑料的工艺性设计1.1制品外形设计根据要求和使用情况制品外形如图1.1所示:

7、图1.1塑料碗1.2塑件的原材料分析该制品选用PP为主要材料。PP为结晶型高聚物，无色、无味、无毒，外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明、更轻，密度仅为0.91g/cm3（比水小）。从使用性能上看，PP具有刚度好、耐水、耐热性强，其介电性能与温度和频率无关，是理想的绝缘材料；从成型性能上看，PP吸水性小，熔料的流动性好，成型容易，但收缩率大。另外，PP成型时易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷，成型温度低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。因此，在成型时应控制成型温度，浇注系统应较缓慢散热，冷却速度不宜过快。PP的加工温度在200-30（TC左右较好，它有良好的热稳定性（分解温度为310）,但高温下

8、（270-300C）,长时间停留在炮筒中会有降解的可能。因PP的粘度随着剪切速度的提高有明显的降低，所以提高注射压力和注射速度会提高其流动性，改善收缩变形和凹陷。模温宜控制在30-5（Te范围内。PP熔体能穿越很窄的模具缝隙而出现披锋。PP在熔化过程中，要吸收大量的熔解热（比热较大），产品出模后比较烫。PP料加工时不需干燥，PP的收缩率和结晶度比PE低。1.3塑件的尺寸与公差1、塑件尺寸的大小受制于以下因素：1）取决于用户的使用要求。2）受制于塑件的流动性。3）受制于塑料熔体在流动充填过程中所受到的结构阻力。2、影响塑件尺寸精度的因素主要有：1）塑料材料的收缩率及其波动。2）塑件结构的复杂程度

9、。3）模具因素（含模具制造、模具磨损及寿命、模具的装配、模具的合模及模具设计的不合理所可能带来的形位误差等）。4）成型工艺因素（模塑成型的温度T、压力p、时间t及取向、结晶、成型后处理等）。5）成型设备的控制精度等。3、塑件的表面质量塑件的表面质量包括塑件缺陷、表面光泽性与表面粗糙度，其与模塑成型工艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。模具型腔的表面粗糙度通常应比塑件对应部位的表面粗糙度在数值上要低1-2级。综上所述，由于该制品属于完整部件，无需配合，固采用一般精度，更据所用材料查简明塑料模具实用手册取公差等级为MT4,品表面粗糙度为0.08um.1.4塑件注射工艺参

10、数的确定：查找简明塑料模具实用手册和参考工厂实际情况，PP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。注射温度：料筒温度：后段温度选用18OC；中段温度选用200C；前段温度选用210C；喷嘴温度：选用18OC；注射压力：选用90MPa；注射时间：选用3s；保压压力：选用55MPa;保压时间：选用20s；冷却时间：选用30s。1.5注塑机的选用塑件体积V234.4塑件质量M三5O.91gcm34.4cm31.3g塑件最大正面投影面积S=7854.0mm2塑件胀模力为f=0.007854m255MPa=432KN考虑其外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用的注射

11、机为XS-XY-125型。表1、XS-XY-125型注塑机主要技术参数注射容量(Cm3)注射压力(MPa)锁模力(KN)模具最大厚度(mm)模具最小厚度(mm)12511990030()200模板行程(mm)喷嘴球半径(mm)喷嘴孔直径(mm)3001242、型腔数目确定与分型面设计2.1、 型腔数目的确定型腔数目的确定，应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑。根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n,即PA式中F注射机额定锁模力（N）P一一型腔内塑料熔体的平均压力（MPa）AhA2分别为单个塑件和浇注系统在模具分型面上的投影面积（mu?

12、）大多数小型件常用多型腔注射模，面高精度塑件的型腔数原则上不超过4个，生产中如果交货允许，我们根据上述公式估算，采用一模一腔。2.2、 分型面的设计分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。a）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。b）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。C）保证塑件的精度要求。d）满足塑件的外观质量要求。e）便于模具加工制造。D 对成型面

13、积的影响。g）对排气效果的影响。h）对侧向抽芯的影响。综上所述，该制品的分型面选择如图3、浇注系统：塑料熔体从注塑机喷嘴出来后2.1：图2.1分型面浇注系统设计到达模腔之前在模具中流经的通道。组成：主流道、分流道、浇口、冷料穴。作用：将熔体平稳地引入型腔，使之充满型腔内各个角落，在熔体填充和凝固过程中，能充分地将压力传递到行腔的各个部位，获得组织致密、外形清晰、尺寸稳定的塑件。浇注系统的设计原则：1 .确保塑料充满整个型腔2 .保证塑料熔体流动平稳3 .应尽量减短流程4 .流道表壁的粗糙度要低5 .防止制品变形和翘曲6 .防止型芯变形和嵌件位移7 .去除浇口应尽量方便，且不影响制品质量8 .合

14、理设计冷却穴3.1浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。由于该模具是一模一腔，且制品底部不影响外观和使用情况，为使模具尽可能的简单固采用直接浇口。确定浇口位置通常要考虑以下几项原则：1、尽量缩短流动距离。2、浇口应开设在塑件壁厚最大处.3、必须尽量减少熔接痕。4、应有利于型腔中气体排出。5、考虑分子定向影响。6、避免产生喷射和蠕动。7、浇口处避免弯曲和受冲击载荷。8、注意对外观质量的影响。根据以上原则浇口位置如图3J：图3.1浇口位置3. 2主流道设计主流道是一端与注射机喷嘴相接触，可看作是喷嘴的通道在模具中的延续，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。根据简明塑料模具实用

15、手册查得XS-ZY-125型注射机喷嘴的有关尺寸为：喷嘴前端孔直径为中4mm；喷嘴前端球面半径为12mm；主流道设计要点：a) 主流道设计成圆锥形，其锥角可取26,流道壁表面粗糙度取Ra=0.4m,且加工时应沿道轴向抛光。b) 主流道如端凹坑球面半径R2比注射机的、喷嘴球半径RI大12mm；球面凹坑深度35mm;主流道始端入口直径d比注射机的喷嘴孔直径大0.5lmm;一般d=2.55mmc) 主流道末端呈圆无须过渡，圆角半径r=l3mm.d) 主流道长度L以小于60mm为佳，最长不宜超过95mm。e) 主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；其材料常用T8A,热处理淬火后硬度5357HRC.根据模具实际情况，主流道直接用主流道衬套代替，其样式如图3.2：图3.2主流道衬套3.3主流道衬套的固定主流道衬套用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件，外径为中100mm。如图3.3：4、成型零件的设计模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型