衬圈塑料成型工艺及模具设计

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1、1、绪论 塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌 握，当塑件制品及其成型设备确定以后，影响塑件质量及生产效率的因 素，模具约占80%，大型塑料模的设计技术与制造水平，常可标志一个 国家工业化的发展程度。 近年来，我国塑料模具制造水平已有较大提高，无论是在数量上还是 在质量，技术和能力等方面都有了很大的进步，但与国民经济发展的需 求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命 的中高档的塑料模具每年仍需大量进口，在总量供不应求的情况下，一 些低档塑料模具却供大于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高 的中档塑料模具也有供过于求的趋势。 经过近几年的发展，塑料

2、模具的开发、创新和企业管理等方面已显示 一些新的发展趋势，先综合如下： （1）在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越 多的用户将交货周期放在首位，要求模具公司尽快交货，这将成为一种 趋势。 （2）大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具 用户的产品开发中去，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发（这需要 在有较大把握和敢冒一定风险的情况下进行），变被动为主动，目前，电 视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法，手机 和电话机模具开发也在尝试，青岛海尔模具公司等企业的“你给我一个 概念，我还你一个产品”的站式服务模式以及浙江陶氏模具集团有限公 司等主动开

3、发的办法已被越来越多的企业所接受，这也是今后的一种发 展趋向。 （3）随着模具企业设计和加工水平的提高，模具的制造正在从过去 主要依靠钳工的技艺而转变为主要依靠技术，从某种意义上说： “模具是 一种工艺品”的概念已被“模具是一种高新技术产品”所代替，模具“上 下模单配成套”的概念正在被“只装不配”的概念所替代，模具正从长 期以来主要依靠技艺而变为今后主要依靠技术，这不仅时一种生产手段 的转变，更重要的也是一种生产方式的转变和观念的上升。（4）模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展，21世纪，信息 越来越多，信息技术越来越先进发达，信息已于人们的生产和生活休戚 相关 ， 在信息社会中 ， 作为

4、一个高水平的现代模具企业 ， 单只是CAD/CAM的应用已远不够。目前许多企业已经采用的CAE、CAT、PDM、CAP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等先进制造技术和虚拟网 络技术都是信息化的表现，向信息化方向发展这一趋势已被行业所共识。 （5）随着人类社会的不断进步，模具必然会向着更广泛的领域个更 高水平发展，现在，能把握机遇，开拓市场，不断发现新的增长点的模 具企业和能生产高技术含量模具企业的生产任务充足，利润水平和职工 收入都很高。 （6）发达工业国家的模具正加速向我国转移，其表现方式为：一是 迁厂，二是投资，三是采购，近年来这一趋向更加明显，我国的模具企 业应该抓住机遇，借用并

5、学习国外先进的技术，加快自己的发展步伐。 我国的塑料模具行业的主要问题： （1） 发展不平衡，产品总体水平较低。 （2） 工艺装备落后，组织协调能力差。 （3） 大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。 （4） 供需矛盾一时还难以解决。 （5） 体制和人才的问题解决尚待时日。 （6） 原材料、能源、人工等成本持续上升，而模具价格却持续下降， 模具企业总体利润不断下滑 综合我国的现实状况，在当今的现实下，我们要认清楚自己的缺点， 发现自己的不足，同时发挥自己具备的长处，使我国的模具事业在世界 的领域取得更进一步的发展。2、塑件的工艺性分析 零件名称：衬圈 生产批量：大批量 材 料 ：三聚氰胺甲醛

6、玻璃纤维压塑料 塑件的工艺性分析包括塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑 件的表面质量分析以及塑件的结构工艺性分析2.1塑件的原材料分析 三聚氰胺甲醛树脂是三聚氰胺与甲醛反应得到的聚合物，又称蜜胺 甲醛树脂、蜜胺树脂、英文缩写MF,加工成型是发生交联反应，制品为不 溶不熔的热固性树脂，习惯上常把它与尿醛树脂统称为氨基树脂，固化后的三聚氰胺甲醛树脂无色透明， 在沸水中稳定， 甚至可以在150使用， 且具有自熄性、抗电弧性和良好的力学性能。 原料为三聚氰胺 （2，4，6三氨基1，3，5三嗪 ） 和37 的甲 醛水溶液 ， 甲醛与三聚氰胺的摩尔比为23， 第一步生成不同数目 的N羟甲基取代物 ，

7、 然后进一步缩合成线性树脂 。 反应条件不同 ， 产物分子量不同 ，可从水溶性到难溶于水 ，甚至不溶 不 熔的固体 ，pH值对反应速率影响极大 。上述反应制得的树脂溶液不宜贮存 ，工业上 常用喷雾干燥法制成粉状固体 。 蜜胺树脂在室温下不固化 ， 一般在130150 热固化 ， 加少量酸催化可提高固化速度 。 蜜胺树脂加无机填料后制成模塑制品 ， 色彩丰富 ， 大多用于装 饰板 、餐具 、日用品 。餐具外观酷似瓷器或象牙 ，不易脆裂又适宜机 械洗涤 。蜜胺树脂与脲醛树脂混合可配制成胶粘剂 ，用于制造层压材 料 。 用丁醇改性的蜜胺树脂可作涂料和热固性漆 该树脂具有良好的耐水性 、 耐高温 ，

8、耐电弧性和高光泽度 ， 可 用作装饰板 、氨基塑料 、粘合剂 、纸张增强剂 、纺织助剂 、高效水泥 减水剂 ， 皮革复柔剂等方面 。2.2塑件的尺寸精度分析 该塑件的尺寸精度除了零件图上已经给出的以外，还有没有直接给 出的，这些尺寸为自由尺寸，对尺寸精度无特殊要求，未注尺寸公差可 按MT5级查取，其主要尺寸公差标注如下所示（单位均为m） 塑件外形尺寸：84 0.230.7 3100.56塑件内形尺寸6+0.860 10+0.20 17+0.50 21+0.40 R3+0.20 76+0.8602.3塑件表面质量分析 该塑件要求外形光滑、美观，外表面没有斑点，对粗糙度要求不是 太大，可取Ra为0

9、.4um，而塑件的内部没有较高的表面粗糙度要求。2.4塑件的结构工艺性分析(1):从图纸上分析，该塑件的轮廓为回转体，壁厚均匀，且符合最 小壁厚要求。(2):塑件型腔和型芯不算太大，属于中型塑料制品，外壁和下表面 开有方口，但表面没有侧凹和内凸，应此不需要考虑设计侧面分型与抽 芯装置。 综上所述，该塑件符合注射成型加工的要求。可以采用注射成型加 工的方法制得。3、成型设备的选择和模塑工艺规程编制3.1计算塑件的体积 V=3580mm2(过程省略)3.2计算塑件的质量 计算塑件的质量是为了选择注射剂以及确定型腔数目，根据有关手 册查得三聚氰胺甲醛树脂的密度为1.5g/cm3,所以塑件的质量M=3

10、580 1.50.01=53.37g根据塑件的尺寸以及形状，考虑型腔的数目，采用一模二件的模具结 构方案，考虑外形尺寸，对塑件原材料的分析以及注射的时候所需的压 力的情况，参考模具设计手册初选螺杆式注射剂：SZ60/4503.3塑件模塑成型工艺参数的确定 三聚氰胺甲醛注射成型时的工艺参数见下表，试模时可根据实际情况 做适当的调整 工艺参数 规 格 预热和干燥 温度t： 10120 时间T： 812h料筒温度/ 后段 中段 前段 210240230280245285喷嘴温度t/ 240250模具温度t/ 70120注射压力P/MPa 10150注射时间 20903.4填写模塑工艺卡 衬圈模塑工艺

11、卡 厂名 塑料注射成型 工艺卡 资料 编号 共页 第几页 零件 名称 衬圈 材料 编号 MF 设备 型号 SZ60/450装配 图号 材料 定额 每模 件数 2零件 图号 单件 质量 53.37g工装 号 设备 成型时间/s 保压时间 05冷却时间 20100总周期 40190螺杆转速h/(r/min) 150后处理 方法 红外线灯 温度t/ 鼓风烘箱1010时间t/h 812材料干燥 温度t/h 10120时间/H 812料筒温度 后段/ 210240中段/ 230280前段/ 240285喷嘴/ 240250模具温度/ 70120时间 注射/S 2090保压/S 05冷却/S 2090压力

12、 注射压力/MPa 80130背压/MPa4、注射模的结构设计4.1模具型腔数目的确定以及型腔的排列 该塑件形状简单，尺寸不是太大，质量也比较小，生产批量较大，所 以应该使用多型腔注射模具，考虑到模具加工的方便性，采用一模二件、 平衡式的型腔布局，这样的模具结构尺寸比较小，成本低，制造加工方 便 ， 生产效率高 ， 塑件成本低 ， 型腔的布局具体如下图所示 ：4.2分型面的选择 塑件的分型面的选择应该能够保证塑料件的质量要求，根据分型面的 选择依据： （1）塑件脱模方便 （2）模具结构简单 （3）确保尺寸精度 （4）型腔排列顺利 （5）无损塑件外观 （6）合理利用设备 该塑件的分型面的选择有二

13、种方案，如下图的（a） 、 （b）所示，若选 择a图的方案，会使塑件在成型后难以在型芯上脱出，同时按这种方案 选择分型，型腔的加工会比较的麻烦，故选择（b）图所示的方案3.4.3浇注系统的设计4.3.1主流道的设计 根据模具设计手册查SZ60/450型注射剂喷嘴尺寸 喷嘴求半径： SR=20喷嘴孔直径:d=2.5根据模具主流道与喷嘴的关系R=SR+(12)mD=d+0.3mm得： 取主流道球面半径SR=21mm取主流道小端直径d1=2.8mm为了便于将凝料从主流道中顺利拔出，将主流道设计成圆锥形，其 斜度为13，经换算得主流道大端直径为 D=12mm 同时为了使熔料能够顺利的进入分流道，在主流

14、道的出口端设计半 径为 r=5mm 的圆弧过渡 4.3.2 分流道设计 分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速 率等因素有关，该塑件体积不大，形状简单，且壁厚均匀，故该塑件的 分流道采用 U 型截面，查塑料注射模结构与设计表 6-4 得：R=6 H=124.3.3 浇口的设计 考虑到模具加工的方便性，该模具采用侧浇口 由塑料注射模结构与设计公式6263得：B（宽度）=1.5mT（厚度）=1.5mL=2mm进料位置在塑件的底部，浇注系统的总体设计如下图所示：4.4型腔、型芯结构的确定 型腔、型芯可采用整体式和组合式结构 整体式型腔是直接在型腔板是上加工，有较高的强度和刚度，

15、但零件 的尺寸较大时加工和热处理都比较麻烦，整体式型芯结构牢固，成型塑 件质量好，但尺寸较大，消耗贵重的模具钢多，不便于加工和热处理， 整体式结构适用于形状简单的中小型塑件。 组合式型腔是有许多镶块拼制而成，机械加工和热处理比较容易，能 满足大型塑件的成型要求，组合式型芯可节约贵重的模具钢，便于机加 工和热处理，修理更换方便，同时也有利于型芯冷却和排气的实施。 该塑件尺寸不大，形状简单，所以采用整体式型腔和型芯4.5推件方式的选择根据塑件的特点，模具型腔在定模部分，开模后，塑件包裹在型芯上， 随动模一起向后运动，故考虑推板和推杆推出机构，该塑件为空心的筒 形件，且壁厚较小，使用推杆时，会在表面留下推出痕而且塑件容易变 形，故采用推板推出机构，这种方法结构简单，推出力均匀，塑件在推 出时变形小，推出可靠，采用这种方法，推板与型芯之间要有高精度的 配合间隙、均匀的动配合，要使推板灵活脱模和回复，又不能有塑料熔 体溢料，为了防止过度磨损和咬合的发生，推板孔与型芯应该做淬火处 理。4.6侧向分型与抽芯 该塑件表面上没有侧凹和内凸结构，故不需要考虑设计侧向分型与抽 芯结