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1、摘 要模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，同时又是原料和设备的“效益放大器”，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、上百倍因此，模具工业已成为国民经济的基础工业，被称为“工业之母”。模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志。塑料成型加工及模具技术不仅随着高分子材料合成技术的提高、成型设备成型机械的革新、成型工艺的成熟而进步，而且随着计算机技术、数值模拟技术等在塑料成型加工领域的渗透而发展。本文主要讲述了注塑模的设计。内容包括制品材料的选择及材料性能的分析、注射机的选用、浇注系统、成型零件、冷却系统和抽芯机构的设计等部分。除此之外，还包括模具型腔的CAD/
2、CAM部分，并利用先进软件将其加工部分直接生成NC文件。本文强调利用现代计算机辅助设计制造技术，运用了Pro/E、CAXA等国内外著名软件进行辅助设计。既保证了产品的质量，缩短了产品更新的周期通过本次毕业设计，对我在大学阶段所学习的模具设计方面知识做了一个很好的总结和巩固，也对平时所学习的比较零散的知识做到了系统化的运用。也发现了自己在学科的复习和理解，同时对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。关键词 按钮帽 注塑模 CAD/CAMABSTRACT目 录引 言1第一章 塑件成型的工艺性分析21.1 塑件制品结构分析21.2 成型工艺分析21.2.1精度等级21.2.
3、2 脱模斜度21.3 PC的注射成型过程及工艺参数31.3.1 注射成型过程31.3.2 PC的注射工艺参数31.4 PC塑料的性能分析41.5 PC成型塑件的主要缺陷及消除措施51.6 注射模选材51.7 模具的工作过程6第二章 分型面结构设计72.1 分型面的选择原则72.2 分型面的选择方案72.3 确定型腔数量及排列方式92.3.1一般确定型腔数目的四种方法92.3.2本设计中型腔的确定92.4注射机型号的确定92.4.1按钮帽的注射量的计算92.4.2选择注射机102.4.3注射机有关参数的校核112.4.4模架尺寸与注射机拉杆内间距校核112.5 浇注系统形式和浇口的设计112.5
4、.1主流道的设计112.5.2主流道尺寸122.5.3主流道衬套的形式122.5.4主流道冷料穴的设计132.5.5分主流道冷料穴的设计形截142.6 浇口的选择原则浇口的位置14第三章 模具的试模与修模173.1 试模173.2 修模173.3 模具的工作过程173.4 设计小结18结 论19致 谢20参考文献21引 言模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，同时又是原料和设备的“效益放大器”，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。因此，模具工业已成为国民经济的基础工业，被称为“工业之母”。模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志。塑料成型加工及模
5、具技术不仅随着高分子材料合成技术的提高、成型设备成型机械的革新、成型工艺的成熟而进步，而且随着计算机技术、数值模拟技术等在塑料成型加工领域的渗透而发展。注射成型也称为注塑成型，其基本原理就是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。采用这种方法既可以生产小巧的电子器件和医疗用品，也可以生产大型的汽车配件和建筑构件，生产的制件具有精度高、复杂度
6、高、一致性高、生产效率高和消耗低的特点，有很大的市场需求和良好的发展前景。据统计，注射制品约占所有塑料制品总产量的30，全世界每年生产的注射模数量约占所有塑料成型模具数量的50。早期的注射成型方法主要用于生产热塑性塑料制品，随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品的应用范围不断扩大，目前的注射成形方法已经推广应用到热固性塑料制品和一些塑料复合材料制品的生产中。例如，日本的酚醛（热固性塑料）制品生产过去基本上依靠压缩和压注方法生产，但目前已经有70被注射成型所取代。注射成型方法不仅广泛应用于通用塑料制品生产，而且就工程塑料而言，它也是一种最为重要的成型方法。据统计，在当前的工程塑料制品中，80以上都要
7、采用注射成型的方法生产。随着塑料材料技术和注塑成型加工技术的不断进步，塑料注塑加工行业得以持续发展。塑料加工是将原材料变为制品的关键环节，只有迅速的发展塑料加工业，才可能把各种性能优良的高分子材料变成功能各异的制品，在国民经济的各领域发挥作用。第一章 塑件成型的工艺性分析1.1 塑件制品结构分析图1.1塑件制品结构分析该塑件的结构不算复杂，但是上半部分是带有凹槽的曲面，凹槽中间有一个凸棱，因为曲面的表面要求较高，所以要求模具型腔内表面制造精度高，以保证塑件表面质量。下半部分与上半部分有一定的斜度，两边都带有长形凸棱，需要两边侧抽芯。根据本塑件的基本结构特征尺寸大小及其使用场所，材料的来源是否充
8、足，成本是否经济等多方面因素的综合考虑，选用PC(聚碳酸酯）塑料作为本设计的材料。1.2 成型工艺分析影响尺寸精度的因素较多，如模具制造精度及其使用的磨损程度，塑料收缩率的波动，成型工艺条件的变化，塑件制品的形状、脱模斜度及成型后制品的尺寸变化等等。在一般的生产设计过程中，为了降低模具的加工难度和模具的生产成本，在满足塑件使用要求的条件下，选取较低等级的公差，这样便于加工与生产。结合本设计的具体情况，查参考文献1中表8.5-64查得，该塑料件尺寸精度为MT3级，对应的模具精度为IT9，由8.5-65可知，材料为PC，基本尺寸在的塑件的最小极限为0.030mm，实用极限为0.080mm。由于塑件
9、冷却后产生收缩，会紧紧地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脱出困难，强行取出会导致塑件表面擦伤、拉毛。为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模斜度。只有塑件高度不大、没有特殊狭窄细小部位时，才可以不设计斜度。最小脱模斜度与塑料性能、收缩率、塑件的几何形状等因素有关。该塑件厚约4mm，其脱模斜度查参考文献1中表8.5-7有塑件外表面，内表面。由于该塑件所用材料PC流动性差，溢边值为0.06mm左右，需提高注射压力，但压力过高则又使塑料制品开裂，所以塑件外形应放脱模斜度，一般取大于或等于2为宜。1.3 PC的注射成型过程及工艺参数（1）成型前的准备对
10、PC的色泽、细度和均匀度等进行检验。由于PC吸湿性极小,但水敏性强，含水量不得超过0.2%，加工前必须干燥处理，否则回出现银丝、气泡及强度显著下降现象。（2）注射过程塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却5个阶段。（3）塑件的后处理采用红外线灯、鼓风烘箱，热处理温度100110，处理时间812h。PC塑料注射工艺参数，具体数值如下表1.1所示注射工艺参数，表1.1PC塑料注塑参数塑料名称PC注射机类型螺杆式预热和干燥温度t ()110120时间r (h)812料筒温度t ()前段240285中段230280后
11、段210240喷嘴温度t ()模240250具温度t ()注射90110压力p(Mpa)80130成型时间（s）注射时间2090高压时间05冷却时间2090总周期401901.4PC塑料的性能分析PC的主要性能指标,具体如下表1.2所示表 1.2PC的主要主要性能标塑料性能单 位数 值物理性能密度cm3 g )1.181.20质量体积3 .g )0.83吸水率 24h23050%RH0.15长时期%23浸水中0.35折射率（折光指数%（或 n）25时1.586热性能玻璃化温度149熔点225250（267）线膨胀系数6计算收缩率%0.50.7热导率w/m.k0.193力学性能屈服强度MPa72
12、抗拉强度MPa60断裂伸长率%75（泊松比0.38）拉伸弹性模量MPa2.3抗弯强度MPa113弯曲弹性模量MPa1.54抗压强度MPa77抗剪强度MPa40化学性能日光及气候影响日光照射微脆化，经玻璃纤维增强后紫外线的影响减弱液的稳定性剂有破坏作用，在大于60水中发生水解作用耐酸性及盐溶对稀无机酸、有机酸、盐溶液和水稳定，强酸、氧化耐碱性弱碱影响较轻，强碱溶液、氨和氨类能引起腐蚀或分解耐油性对动、植物油和多数烃油及其酯类稳定，含有极性剂的某些矿物油则有影响耐有机溶剂性溶于氯化烃和部分酮、酯及芳香烃中，不溶于脂肪族碳氢化合物、醚和醇类1.5 PC成型塑件的主要缺陷及消除措施1缺陷缺料（注射量不
13、足）、气孔、溢料飞边。熔接痕强度低、表面强度和硬度不足。2消除措施加大主流道、分流道、浇口，加大喷嘴，增大注射压力，提高模具温度。1.6 注射模选材模具材料选用原则，用于注塑模具的钢材，大致应满足如下要求：1机械加工性能优良：易切削，适于深孔、深沟槽、窄缝等难加工部位的加工和三维复杂形面的雕刻加工；2抛光性能优良：没有气孔等内部缺陷，显微组织均匀，具有一定的使用硬度（40HRC以上）；3良好的表面腐蚀加工性：要求钢材质地细而均匀，适于花纹腐蚀加工；但对一些特殊 塑料；4耐磨损，有韧性：可以在热交变负荷的作用下长期工作，耐摩擦；5热处理性能好：具有良好的淬透性和很小的变形，易于渗氮等表面处理；6
14、焊接性好：具有焊接性，焊后硬度不发生变化，且不开裂、变形等；7热膨胀系数小，热传导效率高：防止变形，提高冷却效果；8性能价格比合理，市场上容易买到，供货期短。在选择注射模具钢材时，要综合考虑塑件的生产批量、尺寸精度、复杂程度、体积大小和外观要求等因素。对于塑件生产批量大、尺寸精度要求高的场合，应选用优质模具钢。对于结构复杂或体积比较大的塑件应选用易切削钢，外观要求高的塑件可以选用镜面钢材。该模具的选材及热处理见下表1.3。表1.3 模具的选材及热处理零件名称材料牌号热处理硬度说明定模板(型腔）型芯CR12MOV淬火58HRC-62HRC淬透性好,热处理变形小,耐磨性好瓣合模CR12MOV淬火58HRC-62HRC支承板、推杆固定板45调质230HB-270HB模套45淬火43HRC-48HRC垫块Q235A230HB-270HB推板45调质54HRC-58HRC主流道衬套T10A淬火43HRC-48HRC带头导柱、导套T8A淬火调质54HRC-58HRC
