简历

第1章 绪 论

1.1 模具技术的发展以及选取本课题的意义

1）模具的发展前景和在国名经济中的重要

由于塑料有质量轻，比强度高，耐腐蚀，绝缘性能好以及良好的可塑性，并易于成型等特点，得到了越来越多的应用，并逐渐取代木材，并部分取代金属等传统材料，逐渐成为各个领域里经常采用的结构材料。而生产塑料制品的模具就是工业生产中使用极为广泛的主要工艺设备.采用模具生产零部件具有高效节材、成本低、成本低、保证质量等一系列优点,是当代工业生产中的重要手段和工艺发展方向.如汽车、拖拉机、电器、电机、仪器仪表等行业,有60%～90%的零部件需用模具加工.螺钉、螺母、垫圈等标准件没有模具就无法大批量生产.并且,推广工程塑件、粉末冶金橡胶、合金压铸、玻璃成形等工艺也需要模具来完成批量生产.同时,它也是发展和实现无切削技术不可或缺的工具. 在工业生产中产品的更新换代少不了模具。试制新产品，少不了模具。如果模具供应不及时，很可能造成停产。如果模具精度不高，产品质量就得不到保证，模具结构及生产工艺落后，产品产量就难以提高。许多现代工业生产的发展和技术水平的提高，在很大程度的、上取决于模具工业发展的水平。因此，模具技术的发展状况及水平的高低，直接影响到工业产品的发展，也是衡量一个国家工业水平高低的重要标志。

利用模具加工制品与零部件，主要有以下优点： ⒈生产效率高，适于大批量制品及零件生产； ⒉节省原材料，即材料的利用价值高；

⒊操作工艺简单，不需要操作者有较高的水平和工艺；

⒋能制造出用其他加工工艺方法难以加工的，形状复杂的零件制品； ⒌制造出的零件或制品精度高，尺寸稳定，有良好的互换性； ⒍制造出的零件和部件，一般不需要再进一步加工，可一次成型； ⒎容易实现生产的自动化和半自动化； ⒏用模具生产的制品和零件，成本比较低廉。

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2）毕业设计选取本课题的意义

随着社会科学技术的发展和模具生产产品质量提高，塑料制品能获得极大的经济效益，因而引起了各个国家的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕社会的原动力”，在德国则冠之以“金属加工业中的帝王”，在罗马尼亚视为“模具就是黄金”。因此可以断言，随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。模具工业能促进工业产品济中的地位将日益提高，模具技术也会不断发展，并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用。因此选取本课题能很好的运用以前所学的专业知识，并且也是今后发展的趋势，具有重要实际的意义。

作为塑料注射模具设计人员，了解塑料的基本性能以及有关塑料成型的基本知识，对设计出结构合理易于成型，高质高效低耗的塑料结构是十分必要的。

1.2 模具制造的工艺路线及加工方法

1）模具制造的工艺

模具制造的工艺路线如下：

分析计算→模具设计→模具制图→零件加工→装配调整→试模

2）模具制造的基本要求

（1） 制造精度高（2）使用寿命长（3）制造周期短（4）模具成本低 3）模具制造的特点

（1） 制造质量要求高 （2）形状复杂 （3）材料硬度高 （4）单件生产 4）模具加工方法

模具的能加工方法有：机械加工、特种加工、塑性加工、铸造等。

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第2章 汽车仪表盖塑件成型工艺分析

2.1 PP的材料概述

材料为PP料，化学名称：聚丙烯。英文名称:Polypropylene（简称PP）&Nbsp。 此材料性能与用途如下： 1.特点：密度小,强度刚度,硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。 2.成型特性：（1）结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解.（2）流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形.（3）冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形 .（4）塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中.

PP的物理力学性能如下表（2-1） 缺口名拉伸强断裂伸弯曲垃伸弹冲击称 密度 度 长率 熔点 脆折点 强度 性模量 收缩率 强度 性kJ/m00g/cm3 MPa ％ C C MPa MPa ％ 能 2 1651.0～数0.90～～200～49～980～5～29.4 ～<-10 2.5 值 0.91 700 58.8 9800 10 170 3.利用proe建立零件模型后可以方便的知道塑料制件的体积为39.2cm3，质量为35.28g。由于年产量为50万件，产品尺寸不大，经过分析初步定为一模四腔。

2.2 塑件的尺寸精度分析

塑件是在热状态下注射成型的，因此塑件的尺寸硬度除受模具误差影响外，主要还是受到塑料收缩的影响。而塑料收缩的大小还受到以下几个因素的影响；如品牌不相同及同一品牌的塑料也因生产厂家、生产批量以及所含水分与挥发物等的差异，都会使收缩率有所不同；在成型过程中，注射压力、时间及温度等注射成型条件的变化，塑件的壁厚、几何形状等；模具结构，如浇口尺寸，流料方向这些因素都直接影响着塑件的收缩率。

由此可见，塑料的收缩率是不稳定的，对塑件尺寸精度的影响也是必然的，再加上脱模斜度、分型面产生的飞边以及成型零件的磨损等诸多因素等。塑件的质量除了尺寸精度外，还有塑料表面质量。在满足使用要求前提下尽可能选用低级精度等等。

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2.3 塑件壁厚

塑料制品应该有一定的厚度，这不仅是为了塑料制品本身在使用中有足够的强度和刚度，而且也是为了塑料在成型时有良好的流动状态。

塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件几何尺寸以及成型工艺等众多因素的制约。根据成型工艺的要求，应尽量使制件各部分壁厚均匀，避免有的部位太厚或者太薄，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩坑，凹陷烧伤或者填充不足等缺陷。热塑性塑料的壁厚应该控制在1mm—4mm之间。太厚，以产生气泡和缺陷，同时也不易冷却。

该产品图反映出，此塑料件最大壁厚为4.0mm，最小壁厚为3.0mm，壁厚均匀，在1mm—4mm的推荐值之间。易于成型。

2.4 脱模斜度的确定

由于制品在冷却后产生收缩，会紧紧包住型芯或型腔突出的部分，为了使制件能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对塑件的设计提出脱模斜度的要求，要求在塑件设计时或者在模具设计时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。目前并没有精确的计算公式，只能靠前人总结的经验数据。塑件的脱模斜度与塑料的品种，制品形状以及模具结构均有关，一般情况下取0.5度，最小为15分到20分。下表为常用的脱模斜度如表2-2：

表2-2 几种塑料的常用脱模斜度 制品斜度 聚酰胺 通用 聚酰胺 增强 聚乙稀 聚甲基丙稀酸甲脂 聚苯乙烯 聚碳酸脂 ABS塑料 脱模 型腔 斜度 型芯 20-40 25-40 20-50 20-40 20-45 20-45 20-40 30-1 35-130 30-1 35-1 30-50 40-120 35-1 由于塑料制品的产品图可知，塑件的内壁有1°的斜度。此结构本身就在常用的脱模斜度范围内，本身就有利于制品脱模，且此塑料制品的材料为PP，此产品能够脱模，故无需另行设计。

2.5 圆角

塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。圆角的取值与应力集中的关系遵循R/T函数关系，当R/T=0.6以后应力集中变的缓和，该塑件圆角取R2.

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第3章 注射机的选取

注塑机的选用包括两方面的内容：一是确定注塑机的型号，是塑件、塑料、注塑模及注射工艺等所需要求的注塑机的规格参数在所选注塑机的规格参数范围之内；二是调整注塑机的技术参数至所需要的参数。

根据塑料的品种、塑件的结构、成型方法、生产批量、现有设备及注射工艺等进行选择。

已求得塑件收缩后的体积v=39.2cm3,塑件的质量m=35.28g,塑件在分型面上的投影面积A=4.93cm2由于塑件的公差等级为一般精度等级，且为中批量生产，综合考虑模具的加工经济性及难易性，先预设模具型腔的数量为4，在后面再进行校核。

3.1 按预选型腔数来选择注射机

1）模具所需塑料熔体的质量或体积

m=nm1+m2 (3-1) 式中 m——一副模具所需塑料的质量或体积(g或cm3)； n——初步确定型腔的数量；

m1——单个塑件的质量或体积（g或cm3）；

m2——浇注系统的质量或体积（g或cm）；

首先m2是个未知值，若是流动性好的普通精度塑件，浇注系统凝料为塑件质量或体积的15%～20%（注塑厂的统计资料）。若是流动性不太好或是精密塑件，据统计每个塑件所需浇注的质量或体积是塑件的0.2倍～1倍，当塑件熔体黏度高，塑件愈小、壁愈薄，型腔越多又作平衡式布置时，浇注系统的质量或体积甚至还要大。查资料书m2以0.6m1来计算：得出m=225.79g。体积也是用同样的方法V实=250.88 cm

2）塑件和流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积及所需的锁模力

A=nA1+A2 (3-2)

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Fm=( nA1+A2)p型 (3-3)

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图4-7

方案二：其分型面的位置如图4-8所示。

图4-8

两个方案中，方案一，分型面设在制件的内表面，这种方案的优点是不会留下飞边及痕迹。但是在分模时有可能使塑件留在定模边。

方案二，会影响外表面平整、光洁度，还有会进料痕迹和其它划伤痕等等。 根据分型面选取的一般应遵循的原则和其它因素，比较了两个方案的优缺点后，在此设计里决定采用方案一的分型面方式。

4.2 浇注系统的设计和浇口的选择

浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸及质量等影响很大，而且还与塑件的利用率、成型生产效率等有关，因此浇注系统设计是模具设计的重要环节。对浇注系统进行总体设计时，一般应遵循如下基本规则：

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1、了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性； 2；采用尽量短的流程，以减少热量与压力损失； 3、浇注系统设计应有利于良好的排气； 4、防止型芯变形和嵌件位移； 5、便于修整浇口以保证塑件外观质量； 6、浇注系统应结合型腔布局同时考虑； 7、流动距离比和流动面积比的校核。

1）主流道设计

（1）注塑机喷嘴与主流道衬套接触面尺寸的关系

主流道与喷嘴接触处做多做成半球形的凹坑，二者应严密的配合，避免高压塑料熔体溢出，凹坑球半径R2应比喷嘴球头半径大1～2mm，主流道小端直径应比注塑机喷嘴直径约大0.5～1mm,常取?4～8mm，大端直径应比分流道深度大1.5mm以上，其锥角不易太大，一般取2°～6°。配合段的直径D1亦不易过大。

图4-9

（2） 主流道尺寸

主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为8。 （3） 主流道衬套的形式

主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套，这边称

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唧咀），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。唧咀都是标准件，只需去买就行了。常用唧咀分为有托唧咀和无托唧咀两种下图为前者，有托唧咀用于配装定位圈。唧咀的规格有Φ12，Φ16，Φ20等几种。由于注射机的喷嘴半径为18，所以唧咀的为19。

图4-10

（4） 主流道衬套的固定

因为采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件，外径为Φ150mm，内径为35mm。具体固定形式如下图所示

图

4-11

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2）分流道设计

在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。 （1）主分流道长度

分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。将分流道设计成直的，总长50mm. （2）主分流道的形状及尺寸

主分流道是图4-11中水口板下水平的流道。

了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等，工程设计中常采用圆形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：

W4L D?3?7D---各级分浇道的直径(mm); W---流经该分流道的熔体重量(g); L---流过W熔体的分流道长度(mm); （3）分流道的表面粗糙度

由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。

实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模，省掉加工纹理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配备了专业的省模女工，即用

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打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。）

（4）分流道的布置形式

分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。

本模具的流道布置形式采用平衡式，如下图：

图4-12

3）浇口的设计

浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最大的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。 （1）浇口的选用

浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速而均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封

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