塑料肥皂盒模具設計（全套圖紙）

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1、畢業(yè)設計說明書論文(全套CAD圖紙) QQ 36396305 香皂盒塑料注塑模設計 [摘 要] 注塑模在機械、電子、航天航空、生物領域及日用品的生產中得到廣泛的應用。本次設計的是塑料香皂盒注塑模具，設計內容主要包括模具總體結構和零部件設計，以及模具各部分的計算和校核，借助于軟件PRO/ENGINEER對模具結構進行了合理性的分析，縮短了設計周期，以期設計出所要求的模具。 在此次模具設計過程中，模具設計路線如下：模具結構設計→模具型腔、型芯三維設計→模具型腔、型芯二維出圖。? 根據實物測繪，本設計應用Pro/ENGINEER軟件，創(chuàng)建了零件的3D模型和二維工程圖，繪制了分模曲面、型腔等

2、零件，并評估了零件的合理性。選擇注塑機時，應用Pro/ENGINEER軟件,避免了大量煩瑣的計算。當各零件以實體繪出時，使用組裝模塊將各零件仿真組裝起來，生成模具產品圖。 [關鍵詞] 香皂盒 注塑模具 PRO/E CAD Soap box plastic injection mold design [Abstract] Injection mould is widely used in the field of machine, electronics, aviation, biology and comm

3、odity. What we designed in this present is a soap box, which mainly including holistic configuration, part design, calculation and check of every part of the mould. A software “PRO/ENGINEER” was used in the design process to analyze the rationality of the mould and decrease the design time for obtai

4、ning an ideal mould. The route of Design is following: Design → cavity and Core 3D design → mold cavity, the core two-dimensional drawing. According to the map the soap box, the design using Pro / ENGINEER software, create 3D model and generate 2D engineering drawings, plot the parting surface,

5、cavity and insert Side cores parts, then evaluate the rationally of every part. Appling Pro/ENGINEER software to choose injection molding machine, avoid a lot of tedious calculations. When the components drawing entities, use the assemble modules to simulation and assemble all parts, then, die map o

6、f products can generate. [Key word] Soap box injection mould PRO/E CAD 目 錄 前 言 1 第1章 塑件的工藝分析 4 1.1分析塑件使用材料的種類及工藝特征 4 1.2分析塑件的結構工藝性 7 1.3工藝性分析 7 第2章 初步確定型腔數目 8 2.1初步確定型腔數目 8 第3章 注射機的選擇 9 3.1注塑成型工藝簡介 9 3.2 注塑成型工藝條件 10 3.3 注塑機的選擇 11 3.4塑件體積的計

7、算 12 3.5按注射機的最大注射量確定型腔數目 13 3.6估算澆注系統(tǒng)的體積，其初步設定方案如下 13 3.7注射機的校核 14 第4章 澆注系統(tǒng)的設計 16 4.1主流道的設計 16 4.2 分流道的設計 17 4.3分型面的選擇設計原則 18 4.4澆口的設計 19 4.5冷料穴的設計 19 4.6排氣系統(tǒng)的設計 20 4.6.1排氣設計原則 20 4.6.2 推桿、鑲件排氣功能的證明 21 第5章 確定主要零件結構尺寸選模架 22 第6章 成型零部件的設計 23 6.1型腔、型芯工作尺寸計算 23 6.1.1型腔尺寸計算 23 6.1.2型芯的尺寸

8、計算 24 第7章 導向機構的設計 26 7.1導柱的設計 26 7.2導套的結構設計 26 7.3推出機構的設計 26 7.3.1推件力的計算 26 7.3.2 推桿的設計 27 7.4本模具工作原理 27 第8章 加熱、冷卻系統(tǒng)的設計 29 8.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量 29 8.2 冷卻系統(tǒng)的作用 29 8.3 求冷卻水的體積流量V 29 第9章 校核 31 9.1整體式圓形型腔壁厚度的計算 31 9.1.1按剛度條件計算 31 9.2整體式圓形型腔底板厚度的計算 31 9.2.1按剛度條件計算 31 9.3注射機有關工藝參數的校核 32

9、 9.4模具厚度H與注射機閉和高度 32 小 結 33 致 謝 34 參考文獻 35 前 言 在21世紀的今天，隨著科學技術的不斷進步和社會的高速發(fā)展，產品更新換代越來越快。無論是工業(yè)產品還是家電產品，大多數應用模具成型。因此，產品對模具的精度要求越來越高、越來越普及。其產品在人們的生產生活中的作用越來越大。 塑料模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工具，它對塑料零件的制造質量和成本起著決定性影響，所以對塑料模具的設計要求還是比較高的，從產品的角度講，能生產出尺寸精度、外觀、物理性能等各方面均滿足使用要求的優(yōu)質產品；從模具使用的角度

10、講，要求效率高、自動化并且操作簡單；從模具制造角度講，要求模具結構合理，制造容易，成本低廉。 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。 模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，被成為“工業(yè)之母”。而塑料模具又是整個模具行業(yè)中的一枝獨秀，發(fā)展極為迅速。自從1927年聚氯乙烯塑料問世以來，隨著高分子化學技術的發(fā)展以及高分子合成技術、材料改性技術的進步，愈來愈多的具有優(yōu)異性能的高分子材料不斷涌現，從而促使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展。 模具設計過程一般是設計收縮率、毛坯尺寸、

11、型腔布局，然后進行分模，創(chuàng)建型芯型腔、滑塊和鑲塊、添加模架和標準件，最后設計澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)和建腔，生成材料清單和模具圖。 在現代塑料制品的生產中，合理的加工工藝，高效的設備，先進的模具是必不可少的三項重要因素。尤其是塑料模具對實現塑料加工工藝的要求，塑料制品使用要求和造型設計起著重要的作用。高效的全自動設備只有配上想適應的模具才能發(fā)揮作用，隨著塑料制品的品種和產量需求量的增加，對塑料模具也提出了越來越高的要求，促使塑料模具不斷的向前發(fā)展。 在現代化工業(yè)生產中，69%~90%的工業(yè)產品需要使用模具加工，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎，許多新產品的開發(fā)和生產在很大程度上都依賴于模具生產，特別

12、是汽車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突出。我國自改革開放以來，塑料工業(yè)發(fā)展很快，表現在不僅塑料增加而且其品種更為增多，其產量已上升到居世界第四位，由此可見，塑料工業(yè)已在我國國民經濟的各個部門中發(fā)揮了愈來愈大的作用。 目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產周期，溝通外貿渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經濟的發(fā)展有著特別重要的意義。 模具主要類型有：沖模鍛摸、塑料模、壓鑄模、粉末冶金模、玻璃模、橡

13、膠模、陶瓷模等。除部分沖模以外的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具型腔是材料成型。 （1）沖模：沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產品的工具。沖模占模具總數的50%以上。按工藝性質的不同，沖?？煞譃槁淞夏?、沖孔模、切口模、切邊模、彎曲模、卷邊模、拉深模、校平模、翻孔模、翻邊模、縮口模、壓印模、脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模、復合模、連續(xù)模。 （2）鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設備不同，鍛模分為錘用鍛模、螺旋壓力機鍛模、熱模鍛壓力鍛模、平鍛機用鍛模、水壓機用鍛模、高速錘用鍛模、擺動碾壓機用鍛模、輥鍛機用鍛模、楔橫軋機用鍛

14、模等。按工藝用途不同，鍛?？煞譃轭A鍛模具、擠壓模具、精鍛模具、等溫模具、超塑性模具等。 （3）塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數的35%，而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模、擠塑模、注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料 的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。 （4）壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數的6%。 （5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模、精整模、復壓模、熱壓模、粉漿澆注模、松裝燒結模等。 模具所涉及的工藝繁多

15、，包括機械設計制造、塑料、橡膠加工、金屬材料、鑄造（凝固理論）、塑性加工、玻璃等諸多學科和行業(yè)，是一個多學科的綜合，其復雜程度顯而易見。 我國塑料模的發(fā)展迅速。塑料模的設計、制造技術、CAD技術、CAPP技術，已有相當規(guī)模的確開發(fā)和應用。在設計技術和制造技術上與發(fā)達國家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全質量尚不穩(wěn)定。模具標準化程度不高，系列化商品化尚待規(guī)?；?；CAD、CAE、Flow Cool軟件等應用比例不高；獨立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結合尚無規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動密集型企業(yè)。因此努力提高模具設計與制造水平，提高國際競爭能力，是刻不容緩的。 近年

16、來，隨著科學技術的進步以及對塑件質量要求的提高，塑料模塑成型技術正向高精度、高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的方向發(fā)展，具體表現在以下幾個方面： （1）塑料成型理論研究的進展。 （2）新的成型方法不斷涌現。 （3）塑件更趨向精密化、微型化及超大型化。 （4）開發(fā)出新型模具材料。 （5）模具表面強化熱處理新技術應用。 （6）模具CAD/CAM/CAE技術發(fā)展迅速。 （7）模具大量采用標準化。 在工業(yè)發(fā)達的國家，模具工業(yè)已經從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為一個獨立的工業(yè)部門，而且其產值已經超過機床工業(yè)的產值。目前國內模具行業(yè)的基本情況是，隨著輕工業(yè)及汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展，模

17、具設計制造日漸受到人們廣泛關注，已形成一個行業(yè)。但是我國模具行業(yè)缺乏技術人員，存在品種少、精度低、制造周期長、壽命短、供不應求的狀況。一些大型、精密、復雜的模具還不能自行制造，需要每年花幾百萬.上千萬美元從國外進口，制約了工業(yè)的發(fā)展，所以在我國大力發(fā)展模具行業(yè)勢在必行。 由于模具是典型的技術密集型產品，為了表達清楚設計意圖，設計人員必須花費大量的時間來繪制模架、頂桿、滑塊等結構相對固定的零部件。目前，CAD/CAE的發(fā)展，為廣大模具設計人員提供了方便。 在科學技術飛速發(fā)展的今天，模具設計多借助計算機軟件進行設計和加工，這就實現了模具設計有經驗設計階段向理論計算設計方面的發(fā)展。例如CAD/C

18、AM在模具設計方面的應用。本設計就以UGNX3和CAD為輔助軟件進行了塑料端蓋的設計。按照模具設計的一般步驟，從產品設計，型芯型腔的設計，模架設計，澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)的設計到標準件的選擇，到模具工程圖的生成。每一步都按照模具設計的一般規(guī)則，進行準確計算。 第1章 塑件的工藝分析 1.1分析塑件使用材料的種類及工藝特征 一般塑料內大合成樹脂的質量分數為40%到100%；透明塑料的合成樹脂為100%，它不允許滲進其他顏色和其他成分；而其他塑料大多數要加入輔助材料，如增塑劑、發(fā)泡劑、填充劑（如滑石粉）、穩(wěn)定劑、潤滑劑、著色劑、增強材料（如玻璃纖維）等。加入輔助材料

19、是為了改善塑料的性能、節(jié)約昂貴的塑料。 樹脂成分為天然樹脂和人工合成樹脂。天然樹脂如：橡膠、樹脂油（桐油、蓖麻油）等和樹脂油漆（俗稱國漆）。橡膠、國漆是在橡膠樹或漆樹皮上用刀割幾道斜口，在斜口下端用容器接住刀口內留下的膠脂，在經過人工提煉而成的。 人工合成樹脂主要是從石油中提煉出來的多化學元素聚合而成。塑料的主要成分是C，H，N等源自的聚合物，像PA，PC，POM等塑料內含有O原子。他們相對原子質量一般低于，也叫做大分子物質，是將低分子物質經聚合反應而成。 通常，選擇塑件的材料依據是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求，以及原材料廠家提供的材料性能數據.該塑件對材料的要求是電絕緣性，成型難

20、易和經濟性問題，以下是幾種常用材料的性能對比，如表2-1所示。 表2-1 材料的特性 材料性能 塑料名稱 聚酰胺6或尼龍6(PA6) 聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 聚苯乙烯(PS) 聚碳酸酯(PC) 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） 拉伸強度/MPa 72 55 51.9 66～72 35～62 彎曲強度/MPa 120 85 110 95～113 69 斷裂伸長率/% 70 200～300 2 80～100 3～60 洛氏硬度（M） 114 72 115 82 109 熱變形溫度/℃ 95 162 85 1

21、34 86 體積電阻率/·cm 1015 2×10 10 2.1×10 10～10 吸水率% 3 0.09 0.05 0.13 1.19 線膨脹系數 8.3 9.2 8 7.2 8 氧指數（OI） 17 21 20 24.9 18 流動性 較好 較好 較好 一般 一般 價格（元/噸） 15000 16000 1200 35000 9800 同時機械加工一樣要考慮到加工工藝問題，模具成型也要考慮到材料的注塑特性，在各特點都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標準，以下是三種材料的性能和成型特性比較，如表2-

22、2所示。 表2-2 材料的性能和成型特性比較 塑料品種 性 能 特 點 成 型 特 點 主要用途 聚苯乙烯(PS) 透明性好，電性能好，抗拉強度高，耐磨性好，質脆，抗沖擊強度差，化學穩(wěn)定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射時應防止溢料，制品易產生內應力，易開裂 裝飾制品，儀表殼，絕緣零件，容器，泡沫塑料，日用品等 聚碳酸酯(PC) 透光率較高，介電性能好，吸水性小，力學性能好，抗沖擊，抗蠕變性能突出，但耐磨性差，不耐堿，酮，酯 耐寒性好，熔融溫度高，黏性大，成型前需干燥，易產生殘余應力，甚至裂紋，質硬，易損模具，使用性能好 在機械上做齒輪，凸輪，蝸輪

23、，滑輪等，電機電子產品零件，光學零件等 聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT) PBT 是最堅韌的工程熱塑材料之一，它是半結晶材料，有非常好的化學穩(wěn)定性、機械強度、電絕緣特性和熱穩(wěn)定性。PBT 吸濕特性很弱。由于 PBT 的結晶速度很高，因此它的粘性很低，塑件加工的周期時間一般也較低。 這種材料在高溫下很容易水解，因此加工前的干燥處理是很重要的 家用器具（食品加工刀片、真空吸塵器元件、電風扇、頭發(fā)干燥機殼體、咖啡器皿等），電器元件（開關、電機殼、保險絲盒、計算機鍵盤按鍵等），汽車工業(yè)（散熱器格窗、車身嵌板、車輪蓋、門窗部件等）。 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） 具有良好的綜合性

24、能，既高的沖擊韌性和良好的機械性能，優(yōu)良的耐熱、耐油性能和化學穩(wěn)定性，尺寸穩(wěn)定、易機械加工，表面還可鍍金屬，電性能良好 干燥處理： ABS 材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件為 80～90C°下最少干燥 2 小時。材料溫度應保證小于 0.1% 。 作一般結構或耐磨受力傳動零件和耐腐蝕設備，用ABS可制成泡沫夾層板可作小轎車車身，電話機把手，電腦顯示器外殼，電視機外殼等等. 以上的性能分析對比中看出該塑件材料選用ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物）。ABS有良好的耐化學腐蝕及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。 表2-3 塑料材料應用與特性 材料名稱

25、 典型應用范圍 注塑模工藝條件 化學和物理特性 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） ABS屬于工程塑料，常用電器的外殼，如電腦顯示器外殼，電話把手按鈕等 干燥處理：這種材料在高溫下很容易水解，因此加工前的干燥處理是很重要的。建議在空氣中的干燥條件為120C，6～8小時，或者150C，2～4小時。濕度0.03必須小于%。如果用吸濕干燥器干燥，建議條件為150C°，2.5小時。 ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現象。 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（A

26、BS） 熔化溫度：225～275C，建議溫度：250C°。 模具溫度：對于未增強型的材料為 40～60C。要很好地設計模具的冷卻腔道以減小塑件的彎曲。熱量的散失一定要快而均勻。建議模具冷卻腔道的直徑為12mm。 注射壓力：中等（最大到1500bar）。 注射速度：應使用盡可能快的注射速度（因為PBT的凝固很快）。 流道和澆口： 建議使用圓形流道以增加壓力的傳遞（經驗公式：流道直徑=塑件厚度+1.5mm）。可以使用各種型式的澆口。也可以使用熱流道，但要注意防止材料的滲漏和降解。澆口直徑應該在0.8～1.0t之間，這里t是塑件厚度。 ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖

27、擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學藥品性、染色性，成型加工和機械加工較好。ABS樹脂耐水、無機鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。 ABS工程塑料的缺點：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。 1.2分析塑件的結構工藝性 該塑件尺寸中等，整體結構較簡單，卻帶有曲面特征。上蓋上表面有六個橢圓突出，與下蓋配合的邊緣部分也是曲面相接，上蓋的上表面的表面精度要求較高，下表面為非工作面，精度要求相對較低，再結合其材料性能，故選一般精度等級：五級。 1.3工藝性分析 為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用潛伏式澆口。該澆口的分流道位

28、于模具的分型面上，而澆口卻斜向開設在模具的隱蔽處。塑料熔體通過型腔的側面或推桿的端部注入型腔，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質量與美觀效果。 塑件的工藝參數：模具溫度：50～700/C 注射壓力：70～90MPa 保壓力： 50～70MPa 注射時間： 3～5s 保壓時間：15～30s 冷卻時間：15～30s 成型周期：40～

29、70s 第2章 初步確定型腔數目 2.1初步確定型腔數目 注塑模的型腔數目，可以是一模一腔，也可以是一模多腔，在型腔數目的確定時主要考慮以下幾個有關因素： （1）塑件的尺寸精度：塑件的精度較高時盡量采取一模一腔，型腔越多，精度也相對降低。這不僅由于型腔加工精度產差，也由于熔體在模具內流動不均所致。 （2）模具制造成本：多腔模比單腔模的難度大； （3）注塑成型的生產效益：如果生產批量不大，并且交貨期限較寬，盡量采用一模一腔，依據經驗推算，生產批量在10000件以下，采用一模一腔是最佳的選擇； （4）模具制造難度：多腔模高于單腔模，

30、但不是簡單的倍數關系。單從塑件成本中所占的費用比例來看比單腔模低。 在具體確定模具型腔數目的時候，有多種計算公式，現根據注塑機的最大注射量確定型腔數目，見式(3.1)。 (3.1) 式中: n為型腔數目； G為注塑機的最大注射量； 為單個制品的質量； 為澆注系統(tǒng)的質量。 根據塑件的結構及尺寸精度要求采用一模兩腔。 圖3.1 型腔分布圖 第3章 注射機的選擇 3.1注塑成型工藝簡介 注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機的料斗送入高溫的機筒內加熱熔融塑化，

31、使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作。 圖4-1 注塑成型壓力—時間曲線 （1）塑料原料的選擇利用；成型前應對原料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質等進行檢驗，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標。對于吸濕性強的塑料，應根據注射成型工藝允許的含水量進行適當的預熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數，對模具進行適當的預熱，以避免收縮應力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。 （2）融體注射；塑

32、料在料筒內經過加熱達到流動狀態(tài)后，進入模腔內的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，注塑過程可以用如圖所示3.6所示。圖中T0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻；當模腔充滿熔體（T=T1）時，熔體壓力迅速上升，達到最大值P0。從時間T1到T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續(xù)流入模腔內以彌補因冷卻收縮而產生的空隙。由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結束（時間從T2到T3），由于模腔內的壓力比流道內高，會發(fā)生熔體倒

33、流，從而使模腔內的壓力迅速下降。倒流一直進行到澆口處熔體凝結時為止。其中，塑料凝結時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。 （3）保壓、冷卻；使融化的塑膠在模具型腔內經過保壓、冷卻、定型稱為分子結構致密的塑膠產品。注意冷卻過程在保壓過程中就完成了，冷卻后就可以開模取出塑件了。 （4）出模塑件的后處理；由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內經常出現不均勻的結晶、取向和收縮，導致制件內產生相應的結晶、取向和收縮應力，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學性能，光學性能及表觀質量變壞，嚴重時會開裂。故有的塑件需要進

34、行后處理，常用的后處理方法有退火和調濕兩種。 退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應力，此外，退火還可以對制件進行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的10～20度至熱變形溫度以下10～20度之間；調濕處理是一種調整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.調濕處理所用的加熱介質一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點為121℃，加熱溫度為100～121℃，保溫時間與制件厚度有關，通常取2～9小時。 3.2 注塑成型工藝條件 1）溫度；注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止

35、熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現象”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。PBT料與溫度的經驗數據如表4-1所示 表4-1 溫度的經驗數據 料筒溫度 /℃ 噴嘴溫度/℃ 模具溫度/℃ 熱變形溫度 /℃ 后段 中段 前段 1.82MPA 0.45MPA 150～210 170～230 225～275℃ 250 40～60℃ 66 ——— 2）壓力；注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供

36、充模速度及對熔料進行壓實等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關。對于像PS流動性好的料，保壓力應該小些，以避免產生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據生產經驗，背壓的使用范圍約為3.4～27.5MPA。 3）時間；完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質量

37、的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產中注射時間一般為3～5秒，保壓時間一般為20～120秒，冷卻時間一般為30～120秒（這三個時間都是根據塑件的質量來決定的，質量越大則相應的時間越長）。確定成型周期的經驗數值如表4-2所示。 表4-2 成型周期與壁厚關系 制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s 0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 3.3 注塑機的選擇 注塑機的主要參數有公

38、稱注射量、注射壓力注射速度、塑化能力、鎖模力、合模裝置的基本尺寸、開合模速度、空循環(huán)時間等.這些參數是設計，制造，購買和使用注塑機的主要依據。 (1)溫度：注射溫度應比熔點溫度高出40~50，但必須塑料的分解汽化溫度。溫度過高，塑料易老化，產品容易縮水變形，冷卻時間需要延長，一般ABS、AS、PS、PP之類的塑料，其模具溫度應控制在30~40；PC、PMMA塑料，模具不但不能冷卻，反而需要加熱。 (2)注射壓力：為了克服熔料流經噴嘴，澆道和型腔時的流動阻力，螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力，我們將這種壓力稱為注射壓力。 (3)注射速率：為了使熔料及時充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓

39、力外，熔料還必須有一定的流動速率，描述這一參數的為注射速率或注射時間或注射速度。 常用的注射速率如表4-3所示 表4-3 注射量與注射時間的關系 注射量/CM 125 250 500 1000~10000 2000 4000 6000 注射速率/CM/S 125 200 333 570~2000 890 1330 1600 注射時間/S 1 1.25 1.5 1.75~5 2.25 3 3.75 (4)開合模速度：為使模具閉合時平穩(wěn)，以及開模，推出制件時不使塑料制件損壞，要求模板在整個行程中的速度要合理，即合模時從快到慢，開模時由慢到快

40、再到停。 (5)時間：每一段時間必須調節(jié)得當。注射、保壓、預塑、冷卻、開模這五個步驟之間的時間必須調整適當。時間太少會造成產品缺陷，影響產品品質；時間太長又會降低生產效率。一般大的塑料件各時間段需要的時間長，小的塑件各時間段需要的時間短 3.4塑件體積的計算 按照圖1塑件所示尺寸近似計 塑件體積： ≈26cmз 塑件質量：g=26.91g 結合上述計算，初步確定注塑機為表4-4所示，查<<模具設計與加工速查手冊>>常用注塑機技術規(guī)格和特性。 表4-4 XS-ZY-125技術參數表 SYS-30 SYS-20直角 XS-2S-22 XS-ZY-60 XS-

41、ZY-125 XS-ZY-500 螺桿直徑/mm 28 22 25 38 30、42、45 55、65、75 最大注射量/cm3 30g 20g 30g 60g 125g 475、665、880g 注射壓力/kN 500 200 250 500 900 3500 最大注射面積 130 45 90 130 320 1000 鎖模力/kN 500 200 250 500 900 3500 最大模具厚度/mm 200 250 180 200 300 450 最小模具厚度/mm 70 50 60 70 8

42、0 200 模板最大距離/mm - - 340 380 600 950 模板行程/mm - - 160 180 300 300 噴嘴圓弧半徑/mm 18 - 12 12 12 18 噴嘴孔徑 3 - 2 4 4 3、5、6、8 噴嘴移動距離/mm - - - 120 210 280 頂出行式 - - 四側頂桿機械頂出 中心頂桿機械頂出 兩側頂桿機械頂出 中心液壓頂出 其他 - - 可雙色注射 - - - 3.5按注射機的最大注射量確定型腔數目 根據

43、 (4-1) 得 (4-2) 注射機最大注射量的利用系數，一般取0.8; 注射機最大注射量CM3或g; 澆注系統(tǒng)凝料量，CM3或g； 單個塑件體積或質量，CM3或g； 3.6估算澆注系統(tǒng)的體積，其初步設定方案如下 10.1cmз 4.4 查表文獻4、2得選用 XS-ZY-125型號注射機 圖4.1 澆注系統(tǒng)示意圖 3.7注射機的

44、校核 1)最大注塑量的校核 為確保塑件質量，注塑模一次成型的塑件質量（包括流道凝料質量）應在公稱注塑量的35%～75%范圍內，最大可達80%，最小不小于10%。為了保證塑件質量，充分發(fā)揮設備的能力，選擇范圍通常在50%～80%。 V=346cm； V＝880cm； 滿足要求。 2)鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力，見式(3.4)。 F＞KA·P (3.4) 3500000＞ 3500000＞3314000 滿足要求。 式中 F注塑機額定鎖模力：3500KN；K安全系數，通常取

45、1.1～1.2，取K=1.2； 3)注射壓力的校核 注射機的最大壓力應大于塑件所需要的壓力，見式(3.6)。[5] (3.6) 式中: 注射機最大注射壓力(Mpa)，見表4-3 注塑成型所需的注塑壓力(Mpa)，見表4-5。 表4-5 塑料名稱 注射壓力/MPa 塑料名稱 注射壓力MPa 低壓聚乙烯 60-100 聚碳酸脂 80-130 聚丙烯 70-100 聚楓 80-200 ABS 60-100 尼龍6 70-120 聚苯乙烯 60-110 尼龍1010 40

46、-100 經查表得；取145，取100，代入數值由此可見>，滿足要求。 第4章 澆注系統(tǒng)的設計 注塑模的澆注系統(tǒng)的作用是將粘流態(tài)塑料引入模具型腔，將注塑機的壓力傳遞到的模具型腔的各個部位，以獲得組織致密的塑件產品。它由主流道、分流道、支流道、冷料穴、澆口、型腔組成。而澆注系統(tǒng)的形式有大水口類和細水口類。大水口類分為側澆口和直澆口兩種。細水口主要是點澆口一類的澆口。注塑過程中澆注系統(tǒng)向型腔中的傳質，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內在和外表質量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設計及加工的復雜程度，所以

47、澆注系統(tǒng)是模具設計中的主要內容之一。 澆注系統(tǒng)的設計原則: 總的原則是是粘著液的塑料能夠平穩(wěn)順利地充滿型腔，成型完好的塑料制品。 1) 保證塑料流體流動穩(wěn)定，應與排氣槽相結合，使塑件在填充時不產生渦流和紊流。使粘流態(tài)的塑料流動平穩(wěn)順暢，從而獲得好的塑件制品。流到內應該平滑但不要太光滑，大約用600號砂紙拋光就可以了。 2) 流程應該盡量短。一是減少流道內的塑料。二是要縮短填充時間，減少熱量損失，加快生產過程，提高生產效率。 3) 盡量避免正面沖擊細小型芯和細小嵌件，以免細小型芯彎曲、細小嵌件移位。萬以避免不了時，一是改變進料口的角度，即沖塑膠方向；二是將型芯兩端固定，將嵌件固定。

48、4) 既要使整修水口方便，又不影響產品外觀。進料口要選擇合適的位置和形狀。 5) 防止因為進料位置選擇不適合而產生產品產生翹曲變形。如果塑件較小，可以單點進料；如果料件較大，單進料壓力小，產品容易翹曲變形或缺塑膠，應改為兩點或多點進料。進料位置應該選擇適當，應在塑膠位面積較大、塑膠位較厚處，使塑膠易于流動。 6) 盡量避免塑膠量懸殊太大的產品排在一套模上，這不利于澆注系統(tǒng)的設計和制造。大部分產品上進料口位置的選擇受產品在模具上的排位制約，所以必須與排位設計統(tǒng)籌兼顧，不能顧此失彼。 4.1主流道的設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具處到分流道為止 塑料熔體流動通道 根據選用的X

49、S-ZY-125型號注射機的相關尺寸得 噴嘴前端孔徑：； 噴嘴前端球面半徑：； 根據模具主流道與噴嘴的關系 取主流道球面半徑：； 取主流道小端直徑：； 為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設計成圓錐形，起斜度為，取其值為，經換算得主流道大端直徑為 圖5.1 主流道示意圖 4.2 分流道的設計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表4-1所示 表5-1流道斷面尺寸推薦值 塑料名稱

50、 分流道斷面直徑mm 塑料名稱 分流道斷面直徑 mm ABS，AS 聚乙烯 尼龍類 聚甲醛 丙烯酸 抗沖擊丙烯酸 醋酸纖維素 聚丙烯 異質同晶體 4.8～9.5 1.6～9.5 1.6～9.5 3.5～10 8～10 8～12.5 5～10 5～10 8～10 聚苯乙烯 軟聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 熱塑性聚酯 聚苯醚 聚砜 離子聚合物 聚苯硫醚 3.5～10 3.5～10 6.5～16 6.5～8.0 3.5～8.0 6.5～10 6.5～10 2.4～10 6.5～13 分流道選用圓形截面：直徑D=

51、10cmз 流道表面粗糙度 圖5.2 分流道示意圖 4.3分型面的選擇設計原則 1） 分型面應選在塑件外形最大輪廓處； 2） 分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模； 3） 分型面的選擇應保證塑件的精度要求； 4） 分型面的選擇應滿足塑件的外觀質量要求； 5） 分型面的選擇要便于模具的加工制造； 6） 分型面的選擇應有利于排氣； 7） 分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上投影面積的大小。 其分型面如圖5.3 圖5.3 分型面示意圖 4.4澆口的設計 根據澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動距離，避免熔體破裂現象引起塑件的缺陷，澆口應開設在塑件

52、壁厚處等要求 澆口設計如圖5.4 圖5.4 澆口示意圖 4.5冷料穴的設計 冷料穴是澆注系統(tǒng)的結構組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度，有影響成型塑件的質量，另外還便于在該處設置主流道拉料桿的功能。注射結束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機構開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。 其設計如下圖（Z字型） 圖5.4 冷料穴示意圖 4.6排氣系統(tǒng)的設計 模具的排氣可以利用排氣槽排氣，分型面排氣，利用型芯，推桿，鑲件等的間隙排氣。ABS料

53、推薦的排氣槽深度為0.01。 在本設計中主要利用分型面排氣。 4.6.1排氣設計原則 通常，選擇排氣槽的開設位置時，應遵循以下原則：[10] 1）排氣口不能正對操作者，以防熔料噴出而發(fā)生工傷事故； 2）最好開設在分型面上，如果產生飛邊易隨塑件脫出； 3）最好設在凹模上，以便于模具加工和清模方便； 4）開設在塑料熔體最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的終端； 5）開設在靠近嵌件和制件壁最薄處，因為這樣的部位最容易形成熔接痕； 6）若型腔最后充滿部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或活動的型心時，可在型腔相應部位鑲嵌燒結的多孔金屬塊，以供排氣； 7）高速注射薄壁型制件

54、時，排氣槽設在澆口附近，可使氣體連續(xù)排出。 4.6.2 推桿、鑲件排氣功能的證明 我們知道，推管和型芯的公差配合取，屬于間隙配合，現在計算這個配合的極限間隙。推管外徑為8 mm，所以計算。 解：的極限偏差 查表求得基本尺寸的標準公差IT8=18，IT7=12。 孔、軸的上、下偏差為： 基準孔H8 EI=0； ES=EI+IT8=0+18=18 基準軸f7 es=－10； ei=es－IT7=－10－12=－22 孔、軸的極限偏差分別為： H8 f7 的極限間隙為： X=ES－ei=18－（－22）=40 X=EI－es=0－（－10）=10 從計

55、算結果看，間隙在0.01～0.04 mm之間，相比排氣槽的深度0.02，似乎推桿能更好的排氣，這也說明了，增加推桿和鑲件等可以有利于型腔的排氣。公差帶圖如圖5-5所示。 圖5.5 公差帶圖[1 第5章 確定主要零件結構尺寸選模架 注塑模模架國家標準有兩個，即GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術條件》和GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。前者適用于模板尺寸為B×L≤560mm×900mm；后者的模板尺寸B×L為（630mm×630mm）～（1250mm×2000mm）。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現在在全國的部分地區(qū)

56、形成了自己的標準，該設計采用龍記標準模架。 模架的選擇，圖6.1 圖6.1 模架模型圖 第6章 成型零部件的設計 6.1型腔、型芯工作尺寸計算 ABS塑料的收縮率是0.3%--0.8% 平均收縮率: =（0.3%--0.8%）/2=0.55% 型腔內徑： (7-1) 型腔深度： (7-2) 型芯外徑： (7-3) 型芯深度：

57、 (7-4) 型腔徑向尺寸（mm ）; - 塑件外形基本尺寸（mm）; -塑件平均收縮率； -塑件公差（參考文獻[4]） -成形零件制造公差，一般取1/4—1/6； -塑件內形基本尺寸（ mm）; -型芯徑向尺寸（mm）; -型腔深度（mm）； -塑件高度（mm） -型芯高度（mm）； -塑件孔深基本尺寸（mm）； 6.1.1型腔尺寸計算 基本尺寸/mm 公差值/mm 計算 100 0.44 4 0.14 30 0.24 104 0.5 324 1.2 6 0.14 80 0.38

58、 25.5 0.24 6 0.14 29 0.24 14 0.20 26 0.24 12 0.18 106 0.5 6.1.2型芯的尺寸計算 基本尺寸/mm 公差值/mm 計算 96 0.44 34 0.26 104 0.5 320 1.2 6 0.14 80 0.38 25.5 0.24 8 0.16 12 0.18 27 0.24 10 0.18 24 0.24 110 0.5 第7章 導向機構

59、的設計 導向機構的作用： 1）定位作用； 2）導向作用； 3）承受一定的側向壓力 7.1導柱的設計 長度 導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出8—12 cm，以免出現 導柱末導正方向而型芯先進入型腔的情況。 形狀 導柱前端應做成錐臺形，以使導柱能順利地進入導向孔。 材料 導柱應具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內芯，因此多采用20鋼（經表面滲碳淬火處理），硬度為50—55HRC。 7.2導套的結構設計 材料 用與導柱相同的材料制造導套，其硬度應略低與導柱硬度，這樣可以減輕磨損，一防止導柱或導套拉毛。 形狀 為使導柱順利進入導套，導套的前端應

60、倒圓角。導向孔作成通孔，以利于排出孔內的空氣。 7.3推出機構的設計 采用推桿推出，推桿截面為圓形，推桿推出動作靈活可靠，推桿損壞后也便于更換。 推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，塑件各處的脫模阻力相同時需均勻布置，以保證塑件推出時受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據推桿本身的剛度和強度要求，采用四根推桿推出。推桿裝入模具后，起端面還應與型腔底面平齊或搞出型腔0.05—0.1cm. 7.3.1推件力的計算 對于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計算，并確定其脫模力（Q）： (8-1) 式中 --型芯或凸模被包緊部分的斷面周長（cm）; --被

61、包緊部分的深度（cm）; --由塑件收縮率產生的單位面積上的正壓力，一般取 ； --磨擦系數，一般??； --脫模斜度； =406.4mm mm 得 7.3.2 推桿的設計 ①推桿的強度計算 查《塑料模設計手冊之二》由式5-97得 d=（） (8-2) d——圓形推桿直徑cm ——推桿長度系數≈0.7 l——推桿長度cm n——推桿數量 E——推桿材料彈性模量N/(鋼的彈性模量E=2.1107N/) Q——總脫模力 取。 ②推桿壓力校核 查《塑料模設計手冊》式5-98 = (8-3

62、) 取320N/mm2 < 推桿應力合格，硬度HRC50～65 7.4本模具工作原理 模具工作原理：模具安裝在注塑機上，定模部分固定在注塑機的定模板上，動模部分固定在注塑機的動模板上。合模后，注塑機通過噴嘴將熔料經流道注入型腔，經保壓，冷卻后注件成型。開模時，動模后退，首先使模具在分型面分型，由于拉料桿9的作用，凝料從澆道被拉出，流道凝料保留在定模座板上，塑件脫離型腔跟著動模一起后退，此時頂桿推動滑塊向前滑行，塑件順利脫模。合模時，型腔板1接觸滑塊的水平端，滑塊復位，同時頂桿9也跟著復位。 第8章

63、加熱、冷卻系統(tǒng)的設計 本塑件在注射成型機時不要求有太高的模溫因而在模具上可不設加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設計算計。 設定模具平均工作溫度為，用常溫的水作為模具冷卻介質，其出口溫度為。 8.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量 查表3-26得 ABS的單位流量為 得 = 8.2 冷卻系統(tǒng)的作用 由于注塑產品的成型過程是將顆粒狀的塑料加熱到粘流態(tài)再加壓注入到模具的型腔中的。在加熱過程中，塑料吸收了大量的熱能，溫度一般在190°C以上。ABS塑料注射溫度在220°到230°C，PC塑料注射溫度在300°C左右。這么高溫度的塑料要讓他迅速冷卻定型成為塑膠產品，必

64、須使模具內的熱量迅速被帶走，使模具迅速冷卻，必須設冷卻系統(tǒng)。 熱傳導有三種方式：（1）傳導，例如將一根金屬棒的一端燒熱，另一端也會變熱，這種現象較熱傳導。（2）輻射，太陽離地球雖然很遠，但仍然能感覺到溫度。（3）對流。如水的冷熱對流。這三種熱傳導方式中選擇對流，選擇水作為介質。因為通過水對流進行熱交換的效率高，水這種介質最廉價。在模具內鉆一些空接上水管，讓水在孔里面流動。溜進去的誰是冷的，流出來的水是熱的，流動的水帶走了模具內熱量，使模具和產品迅速冷卻下來，使塑膠產品迅速定型。 8.3 求冷卻水的體積流量V 由式3-41得：

65、 (9-1) 查表3-27可知所需的冷卻水管直徑較小。 由上述可知，設計冷卻水道直徑為8符合要求。 第9章 校核 9.1整體式圓形型腔壁厚度的計算 9.1.1按剛度條件計算 設想用通過型腔軸線的兩平面截面取側壁，得到一個單位寬度長條，該長條可以看作一個一端固定、一端外伸的懸臂梁，。由于長條的寬度取得很小，梁的截面可近似視為矩形。由于該梁承受均勻分布載荷，故最大饒度產生在外伸一端，起值為： (10-1) 式中 --型腔材料

66、彈性模量； --梁的慣性矩，其中，； s—側壁厚度。 應使，則取為一單位寬度，可求得： (10-2) 得 校核條件成立 9.2整體式圓形型腔底板厚度的計算 9.2.1按剛度條件計算 整體式圓形型腔底板可視為周邊固定的圓板，在型腔內熔體壓力作用下，最大饒度亦產生在底板中心，其數值為： (10-3) 應使，則 得 校核條件成立 9.3注射機有關工藝參數的校核 鎖模力與注射壓力的校核 (10-4) --注射時型腔壓力 查參考文獻得: 30MPa --塑件在分型面上的投影面積（） --澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（） --注射機額定鎖模力，按GB XS-ZY-125型注射機額定鎖模力為 900 得 得 得 符合條件 故選 X