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1、前 言塑料是以高分子合成树脂为基本原料，加入一定量的添加剂而成，在一定的温度压力F塑制成具有一定结构形状，能在常温下保持其形状不变的材料。一 塑料工业在国民经济中的地位。 塑料工业是世界上增长最快的工业之一，自从1909年实现以纯粹化学合成方法生产塑料算起，塑料工业以有九十余年的历史。1927年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展，各种性能的塑料，特别是聚酰胺，聚甲醛，ABS，聚碳酸脂，聚砜，聚苯醚与氟塑料等工程塑料发展迅速，其速度超过了聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯与聚苯乙烯等四种通用塑料，是塑料在工业产品与生活用品方面获得广泛的应用，以塑料代替金属的实例，比比皆是。二 塑料模具设计与制
2、造在塑料工业中的地位。 塑料模具设计与制造技术的发展与塑料工业的发展息息相关由于塑料的制造是一项综合性技术，围绕塑件成型生产将用到有关成型物料，成型设备，成型工艺，成型模具及模具制造等方面知识，所以这些知识变构成了塑件成型生产的完整系统，它大致可包括产品计，塑件的选择，塑件的成型，模具设计与制造四个主要环节，在上述四个环节中，模具设计与制造是实现最终目标塑件使用的重要手段之一。三塑料模成型及模具加工技术的发展动向。随着科学技术的进步与国民经济发展对塑件的广泛需求，塑料模塑成型技术正在向高精度，高效率与长寿命的方向迈进。由于它是一向综合性技术，所以它的发展必然涉及许多领域的共同配合。1 塑料成型
3、技术的发展 1) 塑料成型理论的进展，有关挤出成型的流度理论和数学模型已经基本上建立，并且在实际生产中得到应用，有关注射成型的流变理论尚在进行探讨，注射成型的塑料溶体在一维和二维简单模腔中的充模流动理论和数学模型已经有所解决，今后的工作是如何将理论与生产实际相结合，进一步加强对塑料溶体在三维模腔中流动行为的研究。 2) 塑料成型方法的革新，如无流到凝料的注射成型，热固性塑料注射成型，低发泡注射成型，排气注射成型等。 3) 塑件的料密化，微型化和超大型化。2 模具加工技术的发展目前开发模具新材料，塑料模具钢的发展有两大趋向，(1) 从碳素工具钢一低合金工具钢一高合金工具钢发展。(2)从高级材料(
4、一般热处理)一低级材料(表面硬化处理)发展。其次研制新设备，主要研制高效，精密自动化的的模具加工设备，从手工机械操作向计算机数控操作方向发展。最后，是应用了新技术。当今，最突出的新技术莫过于模具设计与制造的CADC触WCAE技术的模具表面强化处理技术和实施标准化，模具的标准化对于提高模具的质量，缩短制模周期，提高生产效率，降低制造成本是十分重要的。一 .塑件的工艺分析1.1 塑件工艺性分析：产品名称：座注塑模产品材料：ppo产品数量：大批量生产塑料尺寸：如图1.1所示图 1.1塑料要求：塑料外侧表面光滑，下端外沿不允许有浇口痕迹。塑料允许最大脱模斜度45，塑件上不能出现缺料、溢料、飞边、凹陷、
5、气孔、熔接痕、翘曲收缩，尺寸不稳定现象。制件为结构复杂，精度高的小型零件。 PPO塑料塑料材料特性：比重:1.07克/立方厘米 成型收缩率:0.3-0.8% 成型温度：260-290 干燥条件：130 4小时。为白色颗粒。综合性能良好，可在120度蒸汽中使用，电绝缘性好，吸水小，但有应力开裂倾向。改性聚苯醚可消除应力开裂。有突出的电绝缘性和耐水性优异，尺寸稳定性好。其介电性能居塑料的首位。 MPPO为PPO与HIPS共混制得的改性材料，目前市面上的材料均为此种材料。 有较高的耐热性，玻璃化温度211度，熔点268度，加热至330度有分解倾向，PPO的含量越高其耐热性越好，热变形温度可达190度
6、。 阻燃性良好，具有自息性，与HIPS混合后具有中等可燃性。质轻，无毒可用于食品和药物行业。耐旋光性差，长时间在阳光下使用会变色。 可以与ABS,HDPE,PPS,PA,HIPS、玻璃纤维等进行共混改性处理。 1.1.2. PPO塑料成型性能： 非结晶料,吸湿小。流动性差，为类似牛顿流体，粘度对温度比较敏感，制品厚度一般在0.8毫米以上。极易分解，分解时产生腐蚀气体。宜严格控制成型温度，模具应加热，浇注系统对料流阻力应小。聚苯醚的吸水率很低0.06左右，但微量的水分会导致产品表面出现银丝等不光滑现象，最好是作干燥处理，温度不可高出150度，否则颜色会变化。聚苯醚的成型温度为280-330度，改
7、性聚苯醚的成型温度为260-285度。1.1.3 PPO塑料用途：适于制作耐热件、绝缘件、减磨耐磨件、传动件、医疗及电子零件。 可作较高温度下使用的齿轮、风叶、阀等零件，可代替不锈钢使用。可制作螺丝、紧固件及连接件。电机、转子、机壳、变压器的电器零件。1.2.塑件的成形工艺参数确定查有关手册得到ppo塑料的成形工艺参数如下：密度： 1.07g 注射机类型：螺杆式 预热和干燥： 温度 120140 时间 24h 喷嘴形式：直通式 喷嘴温度： 250280 料筒温度：后段 260280 中段 260290 前段 230240 模具温度： 110150注射压力： 100140Mpa 成型时间： 注射
8、 15 s 保压 2040s 冷却 3060 s 总周期 50100s 螺杆转速： 2030ncrMin 后处理 ： 方法 热风烘箱 温度 140150 时间 12h 二.塑件成形型工艺分析及方案 2.1. 模具的基本结构2.1.2 确定型腔数目单型腔模具其优点是塑件精度高，工艺参数易于控制；模具结构简单；模具制造成本低，周期短，但塑件成型的生产率低，塑料成本高。其适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量生产及试生产。多型腔模具其塑料成型的生产效率高，塑件的成本底，但塑料的精度低，工业参数难以控制；模具结构复杂，模具制造成本高、周期长。其适用大批量、长期生产的小型塑件。塑件的形状比较复杂，质量比
9、较小，生产批量比较大，且精度要求较高，所以应该采用多型腔注射模具。考虑到塑件的表面质量，需要侧向抽芯机构，先抽内侧型芯，所以模具采用一模四腔，平衡布置。这样模具的尺寸比较小，制造加工也比较方便，生产效率提高，塑件的成本也比较低。其型腔分布如下图：2.1.2 分型面的确定：分型面选择在塑件的轴线上这种选择会使表面留下脱模痕迹，且宜使塑件发生分裂影响塑件的表面质量。次分型面选择在塑件的上下端面处。由于此塑件的特殊性情况分型面选择为梯形壮，由于塑件被上下分型面围住不会影响塑件的表面质量，也不影响塑件的脱模，仅在侧向抽芯留有分型面痕迹。同时不影响侧向机构，且塑件脱落方便。2.1.3 浇注系统的选择 1
10、）主浇道设计：浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。包括主流道、分流道，浇口和冷料穴。为了让主流道浇口凝料能从浇口套顺利拔出，主流道设计圆为锥形，锥角为6，其小端直径d比注射机喷嘴直径大0.51mm,由于小端前面是球面,其深度内35.注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合.因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大12,其计算公式为: dmin=R+(0.51),R2=R1+(12)mmdmin为小端最小允许值，R为小端球面半径值，R1为喷嘴球面半径，R2为主流道球面半径。 2）浇口设计：浇口是连接分流道与型腔的熔体通道，浇口又有限制性浇口和非限制性浇口，其中，限制性浇口是整个浇
11、径系统中截面尺寸最小的部位。通过截面积的突然变化，提高注射压力和剪切速率，降低黏度，可较早固化，防止型腔熔体倒流，有利于分模。针对本产品而言，采作侧浇口这种浇口的优点是：减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，不留明显痕迹。侧浇口的尺寸：侧浇口的尺寸计算公式如下B=（0.60.9）/30A T=（0.60.9）式中 B侧浇口的宽度，mm A塑件的外侧表面积，mm T侧浇口的厚度，mm 浇口处塑件的壁厚，mm。侧向浇口，对于中小型件，一般深度t=0.52.0mm(或取塑件壁厚的1/32/3)，宽度b=1.55.0mm,浇口的长度l=0.72.0mm 模具排气槽设计当塑料熔体充填型腔时，必须
12、有顺序的排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热分解而产生的气体；若不及时的排出气体塑件会因填充不足而出现气泡或表面轮廓不清。一般模具采用间隙配合进行排气，也可以在分型面上开设排气槽进行排气。根据实际情况并考虑成本，故本模具采用间隙排气较为合适。 推出方式的确定 推出机构按动力来源分为以下几种形式： 手动推出机构，机动推出机构；液压和气动推出机分析： 手动推出机构指当模具分开后，用人工操纵脱模机构使塑件脱出，它可分为模内手工推出和模外手工推出两种。这类结构多用于形状复杂不能设置推出机构的模具或塑件结构简单、产量小的情况。机动推出机构依靠注射机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件自动脱模。这类模
13、具结构复杂，多用于生产批量大的情况。液压和气动推出机构一般是指在注射机或模具上设有专用液压或气动装置，将塑件通过模具上的推出机构推出模外或将塑件吹出模外。经分析结合该塑件成型要求及现有设备选择其推出机构为机动推出机构。 推出机构设计要求：对推出机构的要求要随塑件形状，结构的不同而变化塑件留在动模塑件在推出过程中不变形，不损坏不损坏塑件的外观质量分摸时应使推出机构正确复位推出机构动作可靠另外，要求推出机构自身要有足够的强度和刚度。 由于塑件形状为圆形，结构复杂，尺寸较小且壁厚较薄，使用推杆推出自由度较大，推出面积一般比较小，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合，且运动阻力小，损坏后也便于更换，
14、推件板推出顶力均匀，运动平稳，但推出力大，容易使塑件变形，损坏塑件，故采用推杆推出。模具的结构形式侧浇口一般设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其浇口面积多为矩形（扁槽），是限制性浇口。由于侧浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，不留明显痕迹，因此该模具的结构形式为双分型面注塑模。 确定温度调节系统结构：模具的温度调节系统主要由塑料种类、模具的大小、塑件的物理化学性能、外观和尺寸精度都对模具的调节有影响。在设置温度调节系统后有时会给注塑生产带来一些问题，例如，采用冷水调节模具温度时，大气中水分凝结在模具型腔的表面，影响塑件表面质量，而采用加热措施后，模内一些间隙配合的零件可能由于膨胀而使间隙减小或消失，从而造成卡死或无法工作。在本模具上由于骨架大端面积较大必须设置冷却系统。 成型设备的选用由于该模具所用注射机最大注射量Gmax=cpG=0.931.05497=95.08,故由表28中选用xs-z-60型号式注塑机，其有关参数如下：额定注射量/cm 60螺杆直径/mm 30注射压力/ MPa 122注射行程/mm 170注射方式 柱塞式锁模力/ KN 500最大成型面积/ cm
