塑料与橡胶管理塑料底座注射模设计.pdf

塑料与橡胶管理塑料底座注射 模设计 塑料与橡胶管理塑料底座注射 模设计 第 1 章绪论第 1 章绪论 1.1 塑料成型在工业生产中的重要性1.1 塑料成型在工业生产中的重要性 1.1.1 塑料及塑料工业的发展 塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物， 简称高聚物 塑料其余成分 包括增塑剂、稳定剂、增强剂、固化剂、填料及其它配合剂 塑料制件在工业中应用日趋普遍， 这是由于它的一系列特殊的优点决定 的塑料密度小、质量轻塑料比强度高 ； 绝缘性能好，介电损耗低，是电 子工业不可缺少的原材料 ； 塑料的化学稳定性高，对酸、碱和许多化学药品 都有很好的耐腐蚀能力 ； 塑料还有很好的减摩、耐磨及减震、隔音性能也较 好因此，塑料跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大传统材料之列，在国民 经济中，塑料制件已成为各行各业不可缺少的重要材料之一 塑料工业的发展阶段大致分为一下及个阶段： 1. 初创阶段 30 年代以前，科学家研制分醛、硝酸纤维和聚酰胺等热塑料， 他们的工业化特征是采用间歇法、小批量生产 2. 发展阶段 30 年代，低密度聚乙烯、聚氯乙烯等塑料的工业化生产，奠 定了塑料工业的基础，为其进一步发展开辟了道路。

3. 飞跃阶段 50 年代中期到 60 年代末，塑料的产量和数量不断增加，成型 技术更趋于完善 4. 稳定增长阶段 70 年代以来，通过共聚、交联、共混、复合、增强、填 充和发泡等方法来改进塑料性能，提高产品质量，扩大应用领域，生产技术 更趋合理塑料工业向着自动化、连续化、产品系列化，以及不拓宽功能性 和塑料的新领域发展 我国塑料工业发展较晚50 年代末，由于万吨级聚氯乙稀装置的投产 和 70 年代中期引进石油化工装置的建成投产， 使塑料工业有了两次的跃进， 于此同时， 塑料成型加工机械和工艺方法也得到了迅速的发展， 各种加工工 艺都已经齐全 塑料由于其不断的被开发和应用， 加之成型工艺的不断发展成熟于完善， 极大地促进了成型模具的开发于制造 随着工工业塑料制件和日用塑料制件 的品种和需求的日益增加， 而且产品的更新换代周期也越来越短， 对塑料和 产量和质量提出了越来越高的要求 1.1.21.1.2 塑料成型在工业生产中的重要作用 模具是工业生产中重要的工艺装备， 模具工业是国民经济各部门发展的重要 基础之一塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型 模具设计水平的高低、 加工设备的好坏、 制造力量的强弱、 模具质量的好坏， 直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代， 影响着产品质量和经济 效益的提高。

美国工业界认为 “模具工业是美国工业的基础” ， 日本则称 “模 具是促进社会繁荣富裕的劳动力” 近年来，我国各行业对模具的发展都非常重视1989 年，国务院颁布了“当 前产业政策要点的决定” ，在重点支持改造的产业、产品中，把模具制造列 为机械技术改造序列的第一位， 它确定了模具工业在国民经济中的重要地位， 也提出了振兴模具工业的主要任务 1.1.3 塑料成型技术的发展趋势 一副好的塑料模具与模具的设计、 模具材料及模具制造有很大的关系 塑料 成型技术发展趋势可以简单地归纳为一下几个方面: 1. 模具的标准化为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造 周期的需要，模具的标准化工作十分重要，目前我国标准化程度只达到 20 注射模具零部件、模具技术条件和标准模架等有一下 14 个标准： 当前的任务是重点研究开发热流道标准元件和模具温控标准装置 ； 精密 标准模架、精密导向件系列 ； 标准模板及模具标准件的先进技术和等向标准 化模块等 2.加强理论研究 3.塑料制件的精密化、微型化和超大型化 4.新材料、新技术、新工艺的研制、开发和应用 各种新材料的研制和应用，模具加工技术的革新，CADCAE 技术的 应用都是模具设计制造的发展趋势。

1.1.41.1.4CAD/CAM 开发平台及其发展趋势 CAD/CAM 技术从诞生至今已有三十多年的历史，历经二维绘图、线框模型、 自由曲面模型、 实体造型、 特征造型等重要发展阶段， 其间还伴随着参数化、 变量化、尺寸驱动等技术的融入 通过三十多年的努力，CAD/CAM 技术在基础理论方面日趋成熟，同时推出了 许多商品化系统，诸如 Pro/Engineer，UGII,CATIA，SolidWorks 等美 酒愈陈愈香” ，但软件技术则不同，停止就意味着被淘汰，CAD/CAM 系统的 开发正伴随着计算机软硬件技术的高速发展向着更高、更深层次方向发展 AD/CAM 系统的开发主要可分为三种方式：（1）完全自主版权的开发，一切 需从底层做起；（2）基于某个通用 CAD 系统的二次开发，如基于 AutoCAD 软件的二次开发；（3）基于 CAD/CAM 软件平台的开发，此类开发界于前两 种方式之间，较二次开发可以更深入核心层，具有开发周期短、见效快、系 统稳定性好和功能强等特点，当然平台的价格也很昂贵.当今比较流行的 CAD/CAM 平台很多，主要有 ACIS，PARASOLID， ，Pelorus，DESIGNBASE 等。

可以得知 CAD/CAM 开发平台向着更深、 更高层次发展， 同时不断融入计算机 软件新技术，并呈现出开放化、多元化发展趋势CAD/CAM 平台发展趋势概 括如下： (1)支持多种主流的计算平台，包括 Windows95由前述可知 =134cm3 注 射 机 的 公 称 注 射 量 (200cm3) （） 注射时间图 238 可知为 8.05s 具技术手册 机械工业出版 社 1997.6 表 310 查塑料模设 计手册软件版 根据以上要求可以选择主流道衬套结构如下： 图 2311 L2=10mm，L3=8mm，L1=22mm，d=27mm 定位圈和浇口套的固定方式： 图 2312 D=124mm，d=110mm，螺钉孔距 L=92mm 3.42 点浇口的设计3.42 点浇口的设计： (1)点浇口断面积：本次设计采用点浇口浇口其断面积约为主流道断 面积的 39%，在本设计中取为 3mm2；浇口长度约 0.52.5mm 在本设计 中取为 1mm； 剪切速率校核：(2-6) 式中主流道浇口剪切速率； 主流道浇口体积流量；=16.65 R主流道浇口当量半径 cm；R=0.6cm 带入相关数据，得=6,固符合要求。

浇口主视图浇口侧视图 (2)浇口位置设计说明（根据 CAE 分析已得出结论，此处作为说明） 浇口的设计需要满足以下条件： 1.有利于减小制品翘曲变形 2.有利于改善注塑制品的力学性质 3.有利于避免注塑成型时的喷射现象 4.有利于充模流动、排气和补料 5.有利于减少熔接痕，增加熔接牢度： 6.浇口位置应防止料流将型芯或嵌件挤歪变形 3.4.3 冷料井的设计 冷料井又称冷料穴， 它是为贮存两次注塑间隔产生的冷料头 防止冷料 头进入型腔造成制品熔接不牢，影响制品质量，甚至堵住浇口，而造成成型 不良冷料井常主流道末端冷料井的直径稍大于主流道大端直径，长度一 般取主流道直径的 1.52 倍冷料井与拉料杆头部结构紧密相连这里采 用最常用的 Z 形头拉料杆冷料井 3.4.4 排溢系统设计 当塑料熔体填充型腔时， 必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热 或凝固产生的低分子挥发气体 如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排 除干净， 一方面将会在塑件上形成气泡、 接缝、 表面轮廓不清及填料等缺陷， 另一方面气体受压， 体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦， 同时 积存气体还会产生反向压力而降低充模速度。

因此设计时必须考虑排气问题 注射模成型时排气通常以如下四种方式进行： 1.利用配合间隙排气； 2.在分型面上开设排气槽排气； 3.利用排气塞排气； 4.强制排气 根据塑件的结构特点和型芯型腔以及模具的结构，本副模具因为型芯 是采用镶拼结构，固采用利用间隙配合排气，同时，钳工在加工时，适当在 分型面上开设很小的排气槽（ABS 排气槽深度为 0.03） 3.5 成型零件的设计与计算 成型零件决定塑件的几何行状和尺寸成型零件工作时，直接与塑料接触， 承受塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑料间还发生摩擦因此，成 型零件要求有正确几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外， 成型零件还要求结构合理，有较高强度、刚度及较好的耐磨性能 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件即成型零件设计，包括凹模、型芯、 镶块、凸模和成型杆等设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构 及使用要求， 确定型腔的总体结构， 选择分型面和浇口位置， 确定脱模方式、 排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件 结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键零件进行强度和刚度校核 3.5.1 模具材料的选择 根据模具的生产条件和模具的工作条件需要， 结合模具材料的基本性能 和相关的因素，来选择适合模具需要的，经济上合理、技术上先进的模具材 料。

对于一种模具，如果单纯从材料的基本性能考虑，可能几种模具材料都 能符合要求， 然而必需综合考虑模具的使用寿命、 模具制造工艺过程的难易 程度、 模具制造费用以及分摊到制造的每一个工件上的模具费用等多种因素， 进行综合分析评价，才能得出符合实际的正确结论 主要指标有： 1. 模具材料的基本性能要考虑模具材料的耐磨性、韧性、硬度和红硬性 （红硬性是指模具材料在一定温度下保持其硬度和组织稳定性抗软化的能 力） 还要根据实际工作条件，分别考虑其实际要求的性能，如抗氧化能力、 抗压强度、抗拉强度和抗弯强度、疲劳强度等 2. 模具材料的工艺性模具材料的工艺性，经常考虑一下几种：可加工性； 淬火温度和淬火变形；淬透性和淬硬性；氧化脱碳敏感性等 3. 模具材料的冶金质量及其它考虑因素冶金质量也对模具材料的性能有 很大的影响，只有优秀的冶金质量，才能充分发挥模具材料的各种性能常 考虑的冶金质量指标有 ： 冶炼质量，锻造轧制工艺，热处理和精加工，导热 性，精料和制品化等其它还要考虑选用的模具材料的价格和通用性 总之，选用高质量、高性能、高精度的模具材料的精料和制品，高效率、高 速度低成本地生产高质量的模具， 已经成为当前工业发达国家模具制造的主 要发展趋势，我国也正在向这一方向发展。

以下成型零件材料就根据以上原则选择 3.5.2 凹模的设计 为了提高零件的加工效率，装拆方便，保证两个型腔形状，尺寸一致， 采用整体式凹模结构在凹模与定模板间的配合用 影响成型零件的尺寸因素有： 1.塑件的收缩率，其值为 s=（Smax-Smin）Ls; 式中s塑料收缩率波动所引起的塑件尺寸误差； Smax塑料的最大收缩率； Smin塑料的最小收缩率； Ls塑件的基本尺寸 2.模具成型零件的制造误差； 参考塑料成型工艺与模具设计P 所列出的经验值，成型零件的制造公差 约占塑件总公差的-,或取 IT7-IT8 级作为模具制造公差 模具成型零件制造 公差用z表示 收缩率的波动引起塑件尺寸误差随塑件的尺寸增大而增大 在计算成型零件 时，所用到的收缩率均用平均收缩率来表示=100% 式中塑件的平均收缩率； Smax塑料的最大收缩率； Smin塑料的最小收缩率 计算公式参考教材 P151 式（5-18）： (LM)z=(1+)LS(0.50.75)z 式中表示塑料的平均收缩率；(=0.55%) LS表示塑件的基本尺寸； 表示塑件尺寸的公差； Z取 /3 当制件的尺寸较大、精度级别较底时式中取 0.75，当精度级别较高时式中 取 0.5。

本塑件为塑料底座其精度要求较高，故在本设计中取 0.75 腔深度的计算腔深度的计算：计算公式参考教材 P151 式(5-20) (HM)z=(1+)HSz 式中 HM表示型腔的深度； 表示塑料的平均收缩率； HS表示塑件凸出的高度； 修正系数，=1/21/3，精度要求低时取小值，反之取大值。