1、大连理工大学课程设计专用纸（送 cad 图加 qq 1771924625）- 1 -目录1. 前言 - 2 -2. 塑件分析 - 3 -2.1 塑件材料选择 - 4 -2.2 塑件形状 - 4 -2.3 制品质量 - 4 -2.4 尺寸精度 - 4 -2.5 表面粗糙度 - 5 -2.5.1 制品表面粗糙度的选择 - 5 -3. 注塑成型工艺条件 - 5 -3.1 注塑成型工艺简介 - 5 -3.2 注塑成型工艺条件 - 6 -4. 拟定模具结构形式 - 6 -4.1 分型面位置的确定 - 7 -4.2 型腔数量的确定 - 7 -4.3 模架的选择 - 8 -5. 注塑机的选择及校核 - 8
2、-5.1 选择注塑机 - 8 -5.1.1 由公称注射量选定注射机 - 8 -5.1.2 由锁模力选定注射机 - 8 -5.2 注塑机的校核 - 9 -5.2.1 最大注塑量的校核 - 9 -5.2.2 锁模力的校核 - 9 -5.2.3 塑化能力的校核 - 10 -6. 浇注系统的设计 - 10 -6.1 主流道 - 11 -6.2 浇口 - 11 -7. 成型零件的工作尺寸计算 - 12 -7.1 成型零件工作尺寸的计算 - 12 -大连理工大学课程设计专用纸（送 cad 图加 qq 1771924625）- 2 -7.1.1 凹模的工作尺寸计算 - 13 -7.1.2 型芯的工作尺寸计算
3、 - 14 -7.2 型腔壁厚、支撑板厚度的确定 - 15 -8. 脱模推出机构的设计 - 17 -8.1 在设计脱模推出机构是应遵循下列原则。 - 17 -8.2 脱模力的计算 - 17 -8.3 设计塑件的推出机构 - 17 -9. 侧向分型与抽芯机构设计 - 18 -9.1 抽拔距 - 18 -9.2 斜导柱倾角： - 19 -9.3 斜导柱的工作长度 - 19 -9.4 斜导柱抽芯机构的设计 - 19 -10. 排气系统设计 - 20 -11. 温度调节系统设计 - 21 -11.1 对温度调节系统的要求 - 21 -11.2 冷却系统设计： - 21 -11.2.1 设计原则 - 2
4、1 -11.2.2 冷却时间的确定 - 21 -11.2.3 塑料熔体释放的热量 - 22 -11.2.4 高温喷嘴向模具的接触传热 - 22 -11.2.5 注射模通过自然冷却传导走的热量 - 23 -11.2.6 冷却系统的计算 - 24 -12. 导向与定位机构 - 25 -12.1 导柱导向定位机构 - 25 -13. 模具开合模动作过程 - 26 -13.1 开模过程 - 26 -13.2 合模过程 - 26 -14. 总结 - 27 -15. 参考文献 - 28 -大连理工大学课程设计专用纸（送 cad 图加 qq 1771924625）- 3 -1. 前言1.1 模具工业在国民经
5、济中的重要地位模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，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。从以下四个方面，可以看出模具工业在国民经济中的重要地位与作用。第一，模具工业是高新技术产业
6、的一个组成部分。属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产品的发展，没有精密模具也不行。不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。例如：形状误差小于 0.10.3 的空空导弹红外线接收器的非球面反射镜，就必须用高精度的塑料模具成形。因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业”。第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术
7、进步的关键环节。CADCAECAM 技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。在 1998 年以前，许多人把机械工业当作一般的加工工业。1998 年 11 月召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业，把它同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中的地位与作用的
8、重新定位。模具作为基础工艺装备，在装备工业中自然有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是用模具做出来的。第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。机械、电子、汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。这几年，我国每年要进口近 10 亿美元的大连理工大学课程设计专用纸（送 cad 图加 qq 1771924625）- 4 -模具。我国石化工业一年生产 500 多万吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部
9、分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于生产和生活的消费。生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具;生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料模具成形。从五大支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位之重要。 1.2 我国模具工业的发展现状20 世纪 80 年代以来，国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，同时为模具的发展提供了巨大的动力。目前，中国有 17000 多个模具生产厂点，从业人数约 50 多万。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，许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。中国塑料模工
10、业从起步到现在，历经半个多世纪，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 48in（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，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型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1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。1.3 我国模具技术发展的趋势随着电子、信息等高新技术的不断发展，我国模具技术的发展呈现以下趋势。(1) 模具
11、 CAD/CAE/CAM 正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展 (2) 模具制造向精密、高效、复合和多功能方向发展 (3) 快速经济制模技术得到应用 (4)特种加工技术有了进一步的发展 (5)模具自动加工系统的研制和发展 (6)模具材料及表面处理技术发展迅速 (7)模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同 另一方面，随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高，在模具行业出现 了一些新的设计、生产、管理理念与模式。主要有：适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效益的精益生产；提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产模式；模具标准件的日渐
12、广泛应用（模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，且还能提高模具的质量和降低模具制大连理工大学课程设计专用纸（送 cad 图加 qq 1771924625）- 5 -造成本）；广泛采用标准件、通用件的分工协作生产模式；适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。2. 塑件分析2.1 塑件材料选择灭火器在工作过程中，会有大量高压气体从喷嘴中喷出，这就要求喷嘴材料要有比较好的耐高冲击性能。并且灭火器的喷嘴还会经常经受高温和低温，因此对材料的热变形温度和脆化温度有一定要求。综合考虑使用性能、加工性能、经济条件和原料情况，选择材料 PP1340。PP1340（嵌段共聚聚丙烯）在国内有大批
13、量的生产，具有良好的成型性、力学性能、表面光泽度和低成本等优点，其性能如下表：表 1 PP1340 性能项目 质量指标 试验方法断裂伸长率，% 500 ASTMD638拉伸强度，MPa 23 ASTMD638洛氏硬度， 85 ASTMD785密度，kg/m3 910 ASTMD1505热变形温度， 105 ASTMD648熔体流动速率，g/10min 1.2 ASTMD1238维卡软化点， 150 ASTMD1525悬臂梁冲击强度，J/m 50 ASTMD256大连理工大学课程设计专用纸（送 cad 图加 qq 1771924625）- 6 -2.2 塑件形状图 1 塑件图该制件形状为旋转体，
14、四面有四个通孔，形状较为简单：（如上图）2.3 制品质量根据 M=V（V=1/4d）查表 1 可得 PP1340 的密度：=0.910g/cm 3V=/4DH-/4dh=/4（98-90）74【9074-4（24+24/4） 】/(9074)+/4（98-34）8+/4（50-10）8+/4（50-34）10148942mm149cm 3故制品的质量 M 约为 136g2.4 尺寸精度由于改制件未标注公差，查（塑料成型模具P7 表 2-1-1、2-1-2）取 MT5，B 类公差。大连理工大学课程设计专用纸（送 cad 图加 qq 1771924625）- 7 -2.5 表面粗糙度2.5.1 制
15、品表面粗糙度的选择该制品为不透明制品，非配合表面和隐藏的面可取较大的表面粗糙度。同时可利用这种表面粗糙度的差异使塑件在开模时更加有力的包住型芯，而留在型芯上。制件各处具体的表面粗糙度在后文将陆续介绍。2.5.2 热塑性塑料产生的常见性表观质量缺陷及产生原因表 2 热塑性塑料常见表观质量缺陷及产生原因制品表观缺陷 产生的原因塑件不完整注射量不够，加料量及素化能力不足；料桶、喷嘴及模具温度低；注射压力太低；注射速度太慢或太快；流道或浇口太小，浇口数目不够，位置不当；飞边溢料太多；塑件壁厚太薄，形状复杂且面积大；原料流动性太差，或含水分及挥发物多塑件四周飞边过大分型面贴和不严，有间隙，型腔和型芯部分
16、滑动零件间隙过大；模具强度和刚性差；料桶、喷嘴及模具温度太高；注射压力太大、锁模力不足或锁模机构不良，注射机定、动模板不平行；原料流动性太大；加料量过多塑件有气泡 塑料干燥不良，含水分或挥发物；大连理工大学课程设计专用纸（送 cad 图加 qq 1771924625）- 8 -料温高，加热时间长，塑料存在降解、分解；注射速度太快；注射压力太小；模温太低，易出真空泡；模具排气不良塑件凹陷加料量不足；料温太高，模温也高，冷却时间短；塑件设计不合理，壁太厚或厚薄不均注射及保压时间太短；注射压力不足；注射速度太快；浇口位置不当，不利于供料；塑件尺寸不稳定注射机的电气，液压系统不稳定；加料量不稳定；塑料
17、颗粒不均，收缩率不稳定；成型条件（温度、压力、时间）变化，成型周期不一致；浇口太小，多型腔时各进料口大小不一致，进料不平衡；模具精度不良，活动零件动作不稳定，定位不准确；塑件粘模注射压力太高，注射时间太长或太短；模具温度太高；浇口尺寸太大或位置不当；模腔表面粗糙度过大或有划痕；脱模斜度太小，不易脱模；推出位置结构不合理大连理工大学课程设计专用纸（送 cad 图加 qq 1771924625）- 9 -熔接痕 料温太低，塑料流动性太差注射压力太小，注射速度太低；浇口系统流程长，截面积小，进料口尺寸及形状、位置不对，料流阻力大；塑件形状复杂，壁太薄；冷料穴设计不合理塑件表面出现波纹料温低，模温、喷
18、嘴温度也低；注射压力太小，注射速度低；冷料穴设计不合理；塑料流动性差；模具冷却系统设计不合理；流道曲折、狭窄，表面粗糙塑件翘曲变形 具温度太高，冷却时间不够； 塑件形状设计不合理，薄厚不均，相差太大，强度不足； 嵌件分布不合理，预热不足；塑料分子取向作用太大；模具推出位置不当，受力不均；保压补缩不足，冷却不均，收缩不均；塑件分层脱皮不同塑料混杂；同种塑料不同级别相混；塑化不均匀； 原料污染或混入异物大连理工大学课程设计专用纸（送 cad 图加 qq 1771924625）- 10 -3. 注塑成型工艺条件3.1 注塑成型工艺简介注塑成型是塑料先在注塑机的加热料筒中受热熔融，而后由柱塞或往复式螺
19、杆将熔体推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。它不仅可在高生产率下制得高精度，高质量的制品，而且可加工的塑料品种多和用途广，因此注塑是塑料加工中重要成型方法之一。一般分为三个阶段的工作。图2 注塑成型压力时间曲线（1）物料准备：为了使注塑能顺利地进行并保证产品得到质量，在成型前有一系列的准备工作。包括对物料的颗粒情况、外观色泽，杂质含量等进行检验，并测试其流动性，热稳定性和收缩率等指标。对于吸湿性比较强的塑料，应进行适当的预热干燥，为了保证顺利脱模，部分塑料制品还需要选用脱模剂。（2）注塑过程：塑料在料筒内经过塑化达到流动状态后，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
20、以用图2表示。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。（3）制件后处理：注塑制品经脱模或机械
21、加工后，常需要经过适当的后处理以改善制品的性能和提高尺寸稳定性；制品的后处理主要指退火和调湿处理。大连理工大学课程设计专用纸（送 cad 图加 qq 1771924625）- 11 -3.2 注塑成型工艺条件（1）温度；注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。PP1340料温度的经验数据如下表所示。表3 温度的经验数据料筒温度 / 喷嘴温度/ 模具温度/ 热变形温度 /后段 中段 前段 1.82MPa160-180 180-200 200-220 200-280 60-80 102（2）压力；注射成型过程中需要控制的压力包括注射压力，保压力和背压力。根据经验值 PP 料的
22、注塑压力为 40-70MPa。（3）时间；完成一次注塑成型所需要的时间称为注塑周期或称总周期。它由充模、保压时间、冷却和加料（包括预塑化）时间以及开模、辅助作业（如涂擦脱模剂、安装嵌件等）和闭模时间组成。其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为 3-5 秒，保压时间一般为 20-120 秒，冷却时间一般为 30-120 秒。根据塑件的形状、壁厚、材料等因素，注塑周期初定为 60 秒，后处理温度 110，保温时间 2 小时。大连理工大学课程设计专用纸（送 cad 图加 qq 1771924625）- 12 -4. 拟定模具结构形式当塑件的结构和所用的材料满足成型工艺的要求后
23、，就需要考虑塑件的分型面位置，确定采用单型模腔还是多型模腔来进行生产，这样就初步确定模具的结构形式，为后续的设计计算提供依据。4.1 分型面位置的确定模具上用来取出塑件和（或）浇注系统可分离和接触的表面称为分型面。分型面的选择应注意以下几点：（1）分型面应选在塑件的最大截面处；（2）不影响塑件外观质量，尤其是对外观有明确要求的塑件；（3）有利于保证塑件的精度要求；（4）有利于模具加工，特别是型腔的加工；（5）有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设置；（6）便于塑件的脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边；（7）尽量减少塑件在合模平面上的投影面积，以减少所需锁模力；（8）便于嵌件的安装；（9）长型芯
24、应置于开模方向。综合考虑以上几点，设置分型面位置如下图 A。图 3 分型面的位置4.2 型腔数量的确定考虑到塑件比较大，且四周又有四个比较复杂的通孔，因此型腔形似选择一模一腔。大连理工大学课程设计专用纸（送 cad 图加 qq 1771924625）- 13 -一模一腔与多型腔相比，具有以下优点：(1) 塑件的形状和尺寸精度始终一致；(2) 工艺参数易于控制；(3) 模具结构简单、紧凑，设计制造、维修大为简化。4.3 模架的选择根据塑件的尺寸大小选择模架 P4,模架形式如下：ab图 4 模架大连理工大学课程设计专用纸（送 cad 图加 qq 1771924625）- 14 -5. 注塑机的选择
25、及校核5.1 选择注塑机5.1.1 由公称注射量选定注射机塑件的体积:V=149cm 3塑件的质量：M=136g流道凝料V=0.6V；实际注射量为:V 实 =1491.6=238.4 cm3；实际注射质量为：M 实 =1.6M=1361.6=217.6g；根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, 即： 0.8V公 V 实V公 = V实 /0.8=238.40.8=298 cm ；35.1.2 由锁模力选定注射机F锁 F胀 =A分 P型 = P型24D=1/43.14112225106=246.18 （KN）式中 F 锁 :注射机的锁模力（N） ； A 分 :塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和；P型 :型腔压力，取P型=25MP ； D取的是塑件的最大直径。a结合上面两项的计算，初步确定注塑机为国产注射机SZ-320/1250，其主要技术参数如下表所示。表4 国产注射机SZ-320/1250技术参数表特性 内容 特性 内容结构类型 卧 拉杆内间距(mm) 410410大连理工大学课程设计专用纸（送 cad 图加 qq 1771924625）- 15 -理论注射容积（cm ）3416 移模行程(mm) 360螺杆(柱塞)直径(mm) 48 锁模力(KN) 1600注射压(MP )a141
