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西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第Ⅲ頁
畢業(yè)設計（論文）任務書
班 級 學生姓名 學 號
發(fā)題日期： 2007 年 4 月9 日 完成日期： 6 月20 日
題 目 麥克風外殼注塑模具設計
1、本論文的目的、意義意義模具設計工件是需要非常專業(yè)的知識和多年的經(jīng)驗才能勝任的。隨著我國機械行業(yè)的飛速發(fā)展，模具設計工程師越來越短缺。已經(jīng)嚴重制約了模具行業(yè)的健康發(fā)展。在廣東、浙江、上海、江蘇等地找到五年以上設計經(jīng)驗的模具工程非常困難，而剛剛畢業(yè)的模具專業(yè)的學生又遠遠不能滿足企業(yè)的需要。通過本次畢業(yè)設計實踐， 采用CAD/CAM(MasterCAM、UG、Per/E)技術可以使設計者從繁沉計算和繪圖工件中得到解脫。采用人機結(jié)合，各盡所長，充分發(fā)揮其人的創(chuàng)造思維能力，控制設計過程，使模具設計趨于合理化。而計算機則發(fā)揮其計算分折和儲存信息的能力。兩者結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，有利于獲得最優(yōu)的設計成果，縮短開發(fā)周期。采用CAE技術，可以實現(xiàn)在計算機上“試?！?，即對整個注射過程進行仿真分折’;抱括“填充、保壓、冷卻、纖維取向，結(jié)構(gòu)應力和收縮，以及整個塑料封裝成型和熱固性塑料流動分折”預測未來產(chǎn)品可能纖維出現(xiàn)的缺陷，對存在的問題在設計階段予以解決，直至提出最優(yōu)的設計參數(shù)，使一次試模成為可能;實現(xiàn)并行工程，從而可以加快產(chǎn)品的開發(fā)進程，降低試模成本，提高生產(chǎn)效率。
2、學生應完成的任務 1、塑件制品分折;2、注塑機的確定 ;3、 模具設計的有關計算; 4、模具結(jié)構(gòu)設計 ;5、注塑機的參數(shù)校核;
6、模具凹凸模零件加工藝 ;7 、后置處理;8、后附翻譯和實習報告
3、論文各部分內(nèi)容及時間分配：（共 12 周）
第一部分 注塑模具設計資料收集 (1 周)
第二部分 塑件制品分折、注塑機的確定 ( 1周)
第三部分 模具設計的有關計算 (3 周)
第四部分 模具結(jié)構(gòu)設計 ( 4周)
第五部分 模具凹凸模零件加工藝 ( 1.5周)
評閱及答辯 ( 1周)
備 注 參考文獻：參考文獻：洪慎章《塑料成型及模具設計》機械工業(yè)出版社，2006年;唐海翔《UG NX2注塑模具設計》清華大學出版社，2005年 《模具結(jié)構(gòu)設計》模具設計與制造技術教育叢書編委會編 機械工業(yè) 20005年 《注塑模設計與制造實戰(zhàn)》 宋滿倉 黃銀國 機械工業(yè)出版社 2005年
指導教師： 張敬 2007 年 4 月 9 日
審 批 人： 年 月 日
西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第1頁
本科畢業(yè)設計（論文）開題報告書
本科畢業(yè)設計(論文)開題報告
姓 名：
學 院：
專 業(yè):
學 號：
課 題 名 稱：
指 導 教 師：
研究起止日期：2010 年 3月－2010年6月
開題報告填寫要求
1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；
3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報告第一欄目內(nèi)，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊）；
4．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。
一、論文選題的目的和意義
隨著中國當前的經(jīng)濟形勢的日趨好轉(zhuǎn)，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕的原動力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經(jīng)濟中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關于當前國家產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，就把模具技術的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務。
? ? 近年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。
? ? 本次畢業(yè)設計的主要任務是孔板的模具設計。也就是設計一副注塑模具來生產(chǎn)孔板的模具產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對孔板結(jié)構(gòu)，本文對折頁方盒的注射模進行了設計。使用的塑料是熱塑性塑料ABS，同時，在設計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準、期刊等，結(jié)合教材上的知識也對注塑模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向部分、推出機構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設計積累了一定的經(jīng)驗。
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢：
塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，簡稱高聚物，一般相對分子量都大于1萬，有的甚至可達百萬級。在一定溫度和壓力下具有可塑性，可以利用模具成型為一定幾何形狀和尺寸的塑料制件。
塑料制件在工業(yè)中的應用日趨普遍，這是因為他們有其特殊的優(yōu)點所決定的。塑料密度小、質(zhì)量輕，大多數(shù)塑料密度在0.9~2.3g/cm3 之間，相當于鋼材密度的0.11和鋁材密度的0.5左右，即在同樣體積下，塑料制件要比金屬之間輕得多，這就是“以塑代鋼”的優(yōu)點。根據(jù)美國80年代的統(tǒng)計，汽車在采用塑料零件后，平均每輛汽車的重量可減輕180kg，這樣每升汽油可使汽車多行0.4km，美國每年可節(jié)約1400萬桶汽油。塑料比強度高、絕緣性能好、化學穩(wěn)定性也高；此外，塑料減摩、耐磨及減震、隔音性能也較好。因此，塑料以代替部分金屬、木材、皮革及無機材料發(fā)展成為各個部門不可缺少的一種化學材料。并躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽三大材料之列。
塑料工業(yè)是一門新興的工業(yè)，它的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個階段。
1．初創(chuàng)階段 上世紀30年代以前，科學家研制成了酚醛，硝酸纖維素及醋酸纖維素等塑料，它們的工業(yè)化特征值是間歇性、小批量生產(chǎn)。
2．發(fā)展階段 上世紀30年代至50年代，低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚酰胺等熱塑性塑料相繼工業(yè)化，奠定了塑料工業(yè)的基礎，為其進一步發(fā)展開辟了道路。
3. 飛躍發(fā)展階段 上世紀50年代中期至60年代末，石油工業(yè)的高速發(fā)展為塑料工業(yè)提供了豐富而廉價的原料。這一階段，塑料的產(chǎn)量和品種不斷增加，成型加工技術更趨完善。
4. 上世紀70年代至今，由于石油危機和資本主義經(jīng)濟危機周期性的出現(xiàn)，原材料價格猛漲，塑料的增長速度顯著下降。這一階段塑料工業(yè)的特點是通過各種技術，如共聚、復合、增強和發(fā)泡等來改進塑料的性能，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，擴大應用領域，生產(chǎn)技術更趨合理。
我國的塑料工業(yè)起步較晚，40年代才開始起步，50年代末的聚氯乙烯裝置的投產(chǎn)和70年代初是由化工裝置的建成投資，塑料工業(yè)有兩次躍進，與此同時，塑料成型加工機械和工藝方法也得到迅速發(fā)展，各種加工工藝都已齊全。
塑料作為一種新的工程材料，由于其不斷開發(fā)與應用，加之成型工藝不斷成熟與完善，極大地促進了塑料成型模具的開發(fā)與制造。
。
三、研究的主要內(nèi)容
收集整理有關制件圖設計、成型工藝、成型設備、機械加工、特種工藝等有關資料以備設計模具時使用。
消化塑料制件圖，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術要求，如：塑件的原材料表面形狀、顏色與透明度、使用性能與要求；塑件的幾何結(jié)構(gòu)、斜度、鑲件等情況；熔接痕、縮孔等成型缺陷出現(xiàn)的可能與允許程度；澆口、頂桿等可以設置的部位；有無涂裝、電鍍、膠接、鉆孔等后加工等，此類情況對塑件設計均有相應要求。選擇塑件精度最高的尺寸進行分析，查看估計成型公差是否低于塑件的允許公差，能否成型出符合要求的制件。若發(fā)現(xiàn)問題，可對塑件圖紙?zhí)岢鲂薷囊庖姟?
分析工藝資料，了解所用塑料的物化性能、成型特性以及工藝參數(shù)，如材料與制件必須的強度、剛度、彈性；所用塑件的結(jié)晶性、流動性、熱穩(wěn)定性；材料的密度、粘度特性、比熱容、收縮率、熱變形溫度以及成型溫度、成型壓力、成型周期等。并注意收集如彈性模量E、摩擦因素f、泊松比μ等與模具設計計算有關的資料與參數(shù)。
選擇成型設備
模具與設備必須配套使用，因為多數(shù)情況下都是根據(jù)成型設備的種類來進行模具設計，為此，在設計模具之前，首先要選擇好成型設備，這就需要了解各種成型設備的規(guī)格、性能與特點。以注塑機來說，如注射容量、鎖模壓力、注射壓力、模具安裝尺寸、頂出方式與距離、噴嘴直徑與噴嘴球面半徑、定位孔尺寸、模具最小與最大厚度、模板行程等，都將影響到模具的結(jié)構(gòu)尺寸與成型能力。同時還應初估模具外型尺寸，判斷模具能否在所選的注射機上安裝與使用。
擬定模具結(jié)構(gòu)方案
理想的模具結(jié)構(gòu)應能充分發(fā)揮成型設備的能力（如合理的行腔數(shù)目和自動化水平等），在絕對可靠的條件下使模具本身的工作最大限度地滿足塑件的工藝技術要求（如塑件的幾何形狀、尺寸精度、表面光潔度等）和生產(chǎn)經(jīng)濟要求（成本低、效率高、使用壽命長、節(jié)省勞動力等），由于影響因素很多，可先從以下方面做起：
（1） 塑件成型 按塑件形狀結(jié)構(gòu)合理確定其成型位置，因成型位置在很大程度上影響模具結(jié)構(gòu)的復雜性；
（2） 型腔布局 根據(jù)塑件的形狀大小、結(jié)構(gòu)特點、尺寸精度、批量大小以及模具制造的難易、成本的高低等確定行腔的數(shù)量與排列方式；
（3） 選擇分型面 分型面的位置要有利于模具加工、排氣、脫氣、脫模、塑件的表面質(zhì)量及工藝操作等；
（4） 確定澆注系統(tǒng) 包括主流道、分流道、冷料穴、澆口的形狀、大小和位置，排氣方法、排氣槽的位置與尺寸大小等；
（5） 選擇脫模的方式 考慮開模、分型的方法與循序，拉料桿、推桿、推管、推板等脫摸零件的組合方式，合模導向與復位機構(gòu)的設置以及側(cè)向分行與抽芯機構(gòu)的選擇與設計；
（6） 模溫調(diào)節(jié) 模溫的測量方法，冷卻水道的形狀、尺寸與位置，特別是與模腔壁間的距離及位置關系；
（7） 確定主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸 考慮成型與安裝的需要及制造與裝配的可能，根據(jù)所選材料，通過理論計算或經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定型腔、型芯、導柱、導套、推桿、滑塊等主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸以及安裝、固定、定位、導向等方法；
（8） 支承與聯(lián)接 如何將模具的各個組成部分通過支承塊、模板、銷釘、螺釘?shù)戎С信c連接零件，按照使用與設計要求組合成一體，獲得模具的總體結(jié)構(gòu)。
結(jié)構(gòu)方案的擬定，是設計工作的基本環(huán)節(jié)。它既是設計者的構(gòu)思過程，也是設計對象的胚胎，設計者應將其結(jié)果用簡圖和文字加以描繪與記錄，作為方案設計的依據(jù)與基礎
。
四、研究方法及技術路線
熟悉設計課題，查閱資料進行設計方案分析
成型工藝設計，模具結(jié)構(gòu)設計及其設計計算
畫裝配草圖，畫裝配圖
畫工作零件圖，編制成型零件的加工工藝路線
五、課題的研究進度
第一階段（2010年3月10-2010年3年31）材料的搜集整理查閱相關資料；本階段需要完成與課題相關的調(diào)研工作，并對相關的文章進行搜集、整理，選出與設計有關的資料備用擬定設計草圖，選出最佳方案。
第二階段（2010年4.1-2010年5月10）方案設計
第三階段 (2010年5月11-2010年6月10) 繪制裝配圖 零件圖 撰寫設計說明書本階段主要完成與方案相符合的文章的撰寫，包括摘要、前言、設計步驟、內(nèi)容、參考文獻等。圖紙的繪制、裝配圖、零件圖。
六、預期結(jié)論
本次模具設計盡量借用計算機來完成復雜的計算和建模分析，總結(jié)前人的設計經(jīng)驗，結(jié)合塑件的具體結(jié)構(gòu)和塑料材料的具體性能，盡量設計出高的，科學的，自動化高的先進的模具。在模具的結(jié)構(gòu)設計中，盡量采用標準件，降低模具設計工作量，節(jié)約原材料，降低成本，在保證質(zhì)量的前提下盡量簡化模具結(jié)構(gòu)大學四年的本科學習即將結(jié)束，畢業(yè)設計是其中最后一個環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術得到愈來愈廣泛的應用。
在完成大學四年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關手冊和書籍，設計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。
在設計的過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。
七、參考文獻
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[17]王孝培編著 《塑料成型工藝及模具簡明手冊》 機械工業(yè)出版社 2000
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指導教師意見：
1．對“文獻綜述”的評語：
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結(jié)果的預測：
指導教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負責人：
年 月 日
- 8 -
摘 要
隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料模具對人們的生活影響越來越大了，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。我國的模具水平在近幾年也得到了很大的發(fā)展。
在本次設計過程中，主要設計了麥克風外殼的注射模具。分析了塑件的形狀尺寸，擬訂了模具的總體結(jié)構(gòu)設計方案，并選定了所需的注射機的型號，設計了模具的成型部分，澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等，并對模具進行了分模。重點設計了模具的成型部分，并繪制了模具的裝配圖和動模定模圖。
關鍵詞：注射模 麥克風外殼 抽芯模具
Abstract
Along with the rapid development of plastic industry，mold effects the lifing of people more and more vast.,and has become the important signs measuring of a national manufacturing and to a extent determines the quality of products, efficiency and new product development capability.China's mold levels in recent years have also gotten a lot of development .
In this design process ，mainly design process on the Microphone housing.Analysis the shape and size pieces of the Plastic .Developed the overall structural designed of the mold, and selected the necessary injection machine model,design of the forming part of die、gating system and the cooling system as well as do part of the mold parting. Focus is on the design of the forming die and the mapping of the die assembly map and dynamic simulation model will map.w
Keywords : Injection mold Microphone housing Pulling the mold
II
西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 1 頁 目錄 第 1 章 緒論 .............................................................3 1.1 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 ......................................3 1.1.1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展 ..........................................3 1.1.2 塑料在成型工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 ...................................4 1.2 塑料的組成及其特性 ................................................4 1.3 設計程序 .........................................................9 1.3.1 調(diào)研、消化原始資料 .............................................9 1.3.2 選擇成型設備 .................................................10 1.3.3 擬定模具結(jié)構(gòu)方案 .............................................10 1.3.4 方案的討論與論證 ..............................................11 1.3.5 繪制模具裝配草圖 ..............................................11 1.3.6 繪制模具裝配圖 ...............................................12 1.3.7 繪制零件圖 ...................................................12 1.3.8 編寫設計說明書 ...............................................12 第 2 章 模具方案設計 ....................................................13 2.1 塑料模具的分類 ...................................................13 2.2 方案的確定 .......................................................14 第 3 章 麥克風手柄注塑模具設計 ..........................................18 3.1 制件塑料的選擇以及麥克風塑料制件的市場前景分析 ...................18 3.2 注塑機的選擇 ....................................................20 3.2.1 選擇注塑機的相關計算： ........................................22 3.3 麥克風手柄工藝分析 ..............................................25 3.4 模具結(jié)構(gòu)設計 .....................................................30 3.4.1 分型面的選擇 .................................................30 3.4.2 澆注系統(tǒng)設計 .................................................31 3.4.3 成 型 零 部 件 的 設 計 與 計 算 ..................................33 3.4.3.1 尺寸的轉(zhuǎn)換 ...............................................33 3.4.3.2 關于凹模工作部分尺寸的計算： .............................35 3.4.3.3 關于凸模工作部分尺寸的計算 ..............................37 3.4.3.4 螺紋型環(huán)尺寸的計算 ......................................38 3.4.3.5 模具型腔側(cè)壁的計算 ......................................39 3.4.3.6 模架的選取 ..............................................39 3.4.3.7 模具導向機構(gòu)的設計 ......................................39 3.4.3.8.側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設計 .................................40 3.4.3.9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計與計算 ................................42 凹模的造型 .............................................................44 凸模的造型及加工仿真 ...................................................47 結(jié)論 ...................................................................51 致 謝 .............................................................52 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 2 頁 第 1 章 緒論 1.1 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 1.1.1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展 塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，簡稱高聚物，一般相對分子量都 大于 1 萬，有的甚至可達百萬級。在一定溫度和壓力下具有可塑性，可以利用模具 成型為一定幾何形狀和尺寸的塑料制件。 塑料制件在工業(yè)中的應用日趨普遍，這是因為他們有其特殊的優(yōu)點所決定的。塑 料密度小、質(zhì)量輕，大多數(shù)塑料密度在 0.92.3g/cm3 之間，相當于鋼材密度的 0.11 和鋁材密度的 0.5 左右，即在同樣體積下，塑料制件要比金屬之間輕得多，這 就是“以塑代鋼”的優(yōu)點。根據(jù)美國 80 年代的統(tǒng)計，汽車在采用塑料零件后，平均 每輛汽車的重量可減輕 180kg，這樣每升汽油可使汽車多行 0.4km，美國每年可節(jié)約 1400 萬桶汽油。塑料比強度高、絕緣性能好、化學穩(wěn)定性也高；此外，塑料減摩、 耐磨及減震、隔音性能也較好。因此，塑料以代替部分金屬、木材、皮革及無機材 料發(fā)展成為各個部門不可缺少的一種化學材料。并躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽 三大材料之列。 塑料工業(yè)是一門新興的工業(yè)，它的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個階段。 1初創(chuàng)階段 上世紀 30 年代以前，科學家研制成了酚醛，硝酸纖維素及醋酸纖維 素等塑料，它們的工業(yè)化特征值是間歇性、小批量生產(chǎn)。 2發(fā)展階段 上世紀 30 年代至 50 年代，低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和 聚酰胺等熱塑性塑料相繼工業(yè)化，奠定了塑料工業(yè)的基礎，為其進一步發(fā)展開辟了 道路。 3. 飛躍發(fā)展階段 上世紀 50 年代中期至 60 年代末，石油工業(yè)的高速發(fā)展為塑料工 業(yè)提供了豐富而廉價的原料。這一階段，塑料的產(chǎn)量和品種不斷增加，成型加工技 術更趨完善。 4. 上世紀 70 年代至今，由于石油危機和資本主義經(jīng)濟危機周期性的出現(xiàn)，原材料 價格猛漲，塑料的增長速度顯著下降。這一階段塑料工業(yè)的特點是通過各種技術， 如共聚、復合、增強和發(fā)泡等來改進塑料的性能，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，擴大應用領域， 生產(chǎn)技術更趨合理。 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 3 頁 我國的塑料工業(yè)起步較晚，40 年代才開始起步，50 年代末的聚氯乙烯裝置的投產(chǎn) 和 70 年代初是由化工裝置的建成投資，塑料工業(yè)有兩次躍進，與此同時，塑料成型 加工機械和工藝方法也得到迅速發(fā)展，各種加工工藝都已齊全。 塑料作為一種新的工程材料，由于其不斷開發(fā)與應用，加之成型工藝不斷成熟與 完善，極大地促進了塑料成型模具的開發(fā)與制造。 1.1.2 塑料在成型工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是各部門發(fā)展的重要基礎之一。塑 料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類型。 模具設計水平的高低、加工設備的好壞、制作力量的強弱、模具質(zhì)量的優(yōu)劣，直 接影響著許多新產(chǎn)品的開發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的提 高。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石” ，日本則稱“模具是促進社會繁 榮富裕的動力” 。而更具最新的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，各發(fā)達國家，如日本、美國、新加坡、韓 國等國家的塑料模具與其它模具的占有量基本持平甚至有些國家塑料模具需求量要 更大一些?？梢?，塑料模具在模具行業(yè)中占有舉足輕重的地位。 近年來，我國各行各業(yè)對模具工業(yè)的發(fā)展十分重視。在重點支持技術改造的產(chǎn)業(yè) 和產(chǎn)品中，把模具制造業(yè)列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。確定了模具工業(yè)在 國民經(jīng)濟中的重要地位。提高模具工業(yè)的整體技術水平并迎頭趕上發(fā)達國家的模具 技術水平。從上世紀 80 年代末至今，我國模具行業(yè)取得了巨大的成就，但還遠遠不 夠，還需要我們更加的努力，取得更大的成績。 1.2 塑料的組成及其特性 一、塑料的組成 塑料是以相對分子質(zhì)量的合成樹脂為主要成分，并加入其他添加劑，可以在一 定溫度和壓力下塑化成型的高分子合成材料。 1.樹脂 樹脂是肉熱時軟化，在外力作用下有流動傾向的聚合物。它是塑料中起粘 結(jié)作用的成分，也叫粘料。樹脂主要決定塑料的類型和基本決定塑料的主要性能。 2.添加劑 為了改變塑料的性能而加入的添加劑有： （1）填料 填料在塑料中主要起增強作用，有時還可使塑料具有樹脂所沒有的新性 能。正確使用填料，可以改善塑料的性能，擴大其使用范圍，也可以減少樹脂含量。 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 4 頁 對填料的一般要求是：易被樹脂浸潤，與樹脂有很好的粘附性，本身性質(zhì)穩(wěn)定， 價格便宜，來源豐富。 （2）增塑劑 增塑劑是為改善塑料的性能和提高柔軟性而加入塑料中的一種低發(fā)揮 性物質(zhì)。 對增塑劑的一般要求是：能與樹脂很好的混融而不起化學變化，不易從制件中 析出和揮發(fā)，不降低制件的主要性能，無毒、無害、成本低。 （3）穩(wěn)定劑 穩(wěn)定劑是指能阻緩材料變質(zhì)的物質(zhì)。常用的穩(wěn)定劑有二鹽基性亞磷酸 鉛、三鹽基性硫酸鉛、硬脂酸鈣、硬脂酸唄等。 二、塑料的特性 塑料品種繁多，性能也各不相同。歸納起來，塑料的主要特性如下： （1）質(zhì)量輕 塑料的密度一般在 1.92.3g/cm3 ，約為鋁的 1/2，銅的 1/6。 （2）比強度和比剛度高 塑料的強度和剛度雖然不如金屬好，但由于其密度小，所 以其比強度和和比剛度相當高。 （3）化學穩(wěn)定性能好 塑料對酸、堿等化學藥物具有良好的抗腐蝕能力。因此，在 化工設備以及日用工業(yè)品中得到廣泛的應用。 （4）絕緣性能好 塑料具有優(yōu)越的電絕緣性能和耐電弧特性，所以廣泛用于電機、 電器和電子工業(yè)智能功做結(jié)構(gòu)零件和絕緣材料。 （5）耐磨和減摩性能好 塑料的摩擦系數(shù)小，耐磨性強，可以作減摩材料，如用來 制造軸齒輪等零件。 （6）消聲和吸震性能好 塑料制成的傳動摩擦零件，噪聲小，吸震性好。 根據(jù)以上介紹，顯示出了塑料的優(yōu)良性能，使其在國民生產(chǎn)生活中起著巨大的作用。 三、熱固性塑料和熱塑性塑料 塑料按其所表現(xiàn)出來的性能不同可分為熱固性塑料和熱塑性塑料。 熱固性塑料 常用的熱固性塑料有酚醛、氨基聚酯、聚鄰苯二甲酸二丙烯酯塑料等， 它們主要用于傳遞、壓縮和注射成型。 一、工藝特性 （一）收縮性 塑件從模具中取出冷卻到室溫后，發(fā)生尺寸收縮，這種性能稱為收縮性。由于 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 5 頁 樹脂本身不僅產(chǎn)生熱脹冷縮，而且收縮還與各種成型因素有關，所以成型后塑件的 收縮稱為成型收縮。 1.成型收縮的形式及其特點 （1）塑件的線尺寸收縮：由于熱脹冷縮，塑件脫模時的彈性恢復、塑性變形等 因素，會導致塑件脫模冷卻到室溫后其尺寸縮小。因此，在設計模具型腔、型芯時 應予以補償。 （2）收縮方向性：成型時塑料分子按方向排列，使塑件呈現(xiàn)各向異性，沿料流 方向則收縮大、強度高，與料流垂直方向則收縮小、強度低。因此在設計模具時應 考慮收縮方向性，按塑件形狀、料流方向來選取收縮率。 （3）后收縮：塑件成型后，由于各種成型因素的影響，塑件內(nèi)存在殘余應力， 塑件脫模后殘余應力發(fā)生變化，使塑件發(fā)生再收縮，稱為后收縮。 （4）后處理收縮：有時塑件按其性能及工藝要求，在成型后需要進行熱處理， 熱處理后也會導致塑件尺寸發(fā)生變化，稱為后處理收縮。在模具設計時，應考慮以 上因素。 2.影響收縮性的因素 （1）塑料品種：每種塑料的收縮性不同，同類塑料由于填料、相對分子量及配 比不同，其收縮情況及方向性也各不相同。 （2）塑件特性：塑件的形狀、尺寸、大小、對收縮性也有很大影響。 （3）模具結(jié)構(gòu)：模具分型面及加壓方向、澆注系統(tǒng)的形式及尺寸對塑件的收縮 及方向性影響也較大。 （4）成型工藝：傳遞和注射成型工藝一般收縮較大，方向明顯。 （二）流動性 塑料在一定溫度與壓力填充型腔的能力稱為流動性。這是模具設計時必須考慮 的一個重要的工藝參數(shù)。流動性好的塑料，在成型時易形成溢料過多，填充型腔不 密實，塑件組織疏松，硬化過早等缺陷；流動性差的塑料則會填充不足，不易成型。 所以在進行模具設計時要根據(jù)具體情況選擇塑料，設計澆注系統(tǒng)和選擇分型面及進 料方向等。 （三）硬化特性 熱固性塑料在成型過程中，在加熱受壓的條件下軟化轉(zhuǎn)變成可塑性粘流狀態(tài)， 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 6 頁 隨之流動性增大，可迅速填充型腔，與此同時發(fā)生縮合反應，密度不斷增加，流動 性迅速下降，熔料逐漸固化。在模具設計時對硬化速度快，保持流動狀態(tài)時間短的 塑料則應注意要便于裝料，便于裝卸嵌件，并且選擇合理的成型條件，以免過早硬 化或硬化不足，導致塑件成型不良。 二、成型特性 熱固性塑料的成型特性與塑料的品種有關，也與所含填料品種和粒度及顆粒均勻 度有關。如細料流動性好，但預熱不易均勻，充入空氣多不易排出，傳熱不良，成 型時間長。粗料則易使塑料件不光澤，表面不均勻。塑料過粗或過細均直接影響比 容及壓縮率和模具加料室容積。 常用熱固性塑料的成型特性見表 1-1 表 1-1 常用熱固性塑料的成型特性 塑料名稱 成型特性 酚醛塑料 1.成型性較好，適用壓縮成型，部分適用于傳遞成型，個別用于注射成 型 2.含水分、揮發(fā)物、應預熱、排氣 3.模具對流動性影響較大，一般超過 160時流動性迅速下降 4.收縮及方向性較大 氨基塑料 1.常用壓縮和傳遞成型 2.含水分及揮發(fā)物多，易吸潮及結(jié)塊，使用時要預熱干燥，要注意排氣 3.成型溫度對塑料制品影響較大 4.流動性好，硬化速度快 5.性脆=嵌件周圍以應力集中，尺寸穩(wěn)定性差 有機硅塑 料 1. 流動性好，硬化速度慢，適用于壓縮成型 2. 壓制溫度較高 3. 壓縮成型后塑料制品要經(jīng)高溫固化處理 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 7 頁 環(huán)氧樹脂 1. 常用于澆注成型，低壓傳遞成型，封裝電子元件等 2. 流動性好，收縮小 3. 硬化速度快，裝料后應立即加壓。硬化時一般不需排氣 4. 一般預熱溫度為 140170，成型壓力為 1020MPa，保壓時間為 36s/mm 熱塑性塑料 常用的熱塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、苯乙烯-丁二烯-丙 烯腈（ABS 塑料） 、聚苯醚、聚四氟乙烯等。 一、工藝特性 （一）收縮性 熱塑性塑料成型收縮的形式與熱固性塑料類似。影響熱塑性塑料成型收縮的因 素主要有以下幾個方面： (1)塑料品種：與熱固性塑料相比較，熱塑性塑料在成型過程中由于存在結(jié)晶化引 起的體積變化，內(nèi)應力強，塑件內(nèi)的殘余應力大，分子取向性強等因素，因此收縮 率后較大，方向性更加明顯。另外，脫模后收縮和后處理收縮也比熱固性塑料大。 （2）塑料特性：塑件的形狀、尺寸、大小、對收縮性也有很大影響。 (3) 澆口形式和尺寸：這些因素直接影響料流方向、密度分布、保壓補縮作用及成 型時間。采用直接澆口，澆口截面大則收縮小，但方向性明顯。 （4）成形條件：模具溫度、注射壓力、保壓時間等成型條件對收縮均有直接影響。 （二）流動性 流動性的大小，可以從塑料的相對分子量、熔融指數(shù)、阿基米德螺旋線長度、 表觀粘度及流動比等進行分析。按模具設計要求，可將常用塑料的流動性分為三類： （1） 流動性好：有尼龍、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纖維等。 （2） 流動性中等：有 ABS、AS、有機玻璃、聚甲醛、氯化聚醚等。 （3） 流動性差：有聚碳酸酯、聚硬氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。 影響流動性的主要因素有溫度、壓力、模具結(jié)構(gòu)。 （三）結(jié)晶性 熱塑性塑料按其冷凝時有無出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象可分為結(jié)晶形塑料和非結(jié)晶形塑料兩 大類。 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 8 頁 塑料的結(jié)晶現(xiàn)象是指塑料由熔融狀態(tài)到冷凝的過程中，分子由無次序的自由運 動狀態(tài)而逐漸排列成偽證規(guī)模性傾向的一種現(xiàn)象。 結(jié)晶形塑料在模具設計和選擇注塑機時應注意以下幾點： 1）料溫上升到成型溫度所需的熱量多，要用塑化能力大的設備。 2）冷凝時放出熱量大，模具要充分冷卻。 3）塑件成型后收縮大，易發(fā)生縮孔、氣孔。 4）塑件壁薄，冷卻快，結(jié)晶度低，收縮小，反之則相反。 5）塑料各向異性明顯，內(nèi)應力大，脫模后易發(fā)生變形翹曲。 除以上工藝特性外，熱塑性塑料還具有熱敏性和水敏性、應力開裂和熔融破裂、 熱性能和冷卻速度等工藝性能的要求。 二、成型特性 常用熱塑性塑料的特性和用途見表 1-2 表 1-2 熱塑性塑料的特征與用途 用 途 品名 特 征 電 氣 機 械 建 筑 日 用 品 其 他 聚氯乙烯 （PVC） 強度、電器絕緣性、 耐藥品性、加可塑 劑會軟化、耐熱性。 電線被覆、 電線管、絕 緣材料、膠 帶。 車用座墊 、化學工 廠配管。 水管、塑 料地板、 屋頂材料、 隔熱材料。 手提袋、皮帶、 塑料鞋。 玩具、農(nóng) 業(yè)用薄皮、 涂料。 聚二氯乙 烯 （PVDC） 比 PVC 耐藥品性大。 車用 座墊。 防蟲網(wǎng)、 家俱表層 皮涂膜。 防濕紙、帳篷、 唱片、發(fā)泡體、 軟水管。 漁網(wǎng)、成 型品、發(fā) 泡體。 ABS 乳白色半透明，沖 電氣零件、 機械之構(gòu) 數(shù)組櫥。 文具、容器、 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 9 頁 擊性比 PS 差，流 動性佳，化學電鍍 密著性佳，耐熱性 佳。 收音機外殼。 造體、金 屬化用品。 吸塵機械零件。 1.3 設計程序 1.3.1 調(diào)研、消化原始資料 收集整理有關制件圖設計、成型工藝、成型設備、機械加工、特種工藝等有關 資料以備設計模具時使用。 消化塑料制件圖，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術要求， 如：塑件的原材料表面形狀、顏色與透明度、使用性能與要求；塑件的幾何結(jié)構(gòu)、 斜度、鑲件等情況；熔接痕、縮孔等成型缺陷出現(xiàn)的可能與允許程度；澆口、頂桿 等可以設置的部位；有無涂裝、電鍍、膠接、鉆孔等后加工等，此類情況對塑件設 計均有相應要求。選擇塑件精度最高的尺寸進行分析，查看估計成型公差是否低于 塑件的允許公差，能否成型出符合要求的制件。若發(fā)現(xiàn)問題，可對塑件圖紙?zhí)岢鲂?改意見。 分析工藝資料，了解所用塑料的物化性能、成型特性以及工藝參數(shù)，如材料與 制件必須的強度、剛度、彈性；所用塑件的結(jié)晶性、流動性、熱穩(wěn)定性；材料的密 度、粘度特性、比熱容、收縮率、熱變形溫度以及成型溫度、成型壓力、成型周期 等。并注意收集如彈性模量 E、摩擦因素 f、泊松比 等與模具設計計算有關的資 料與參數(shù)。 1.3.2 選擇成型設備 模具與設備必須配套使用，因為多數(shù)情況下都是根據(jù)成型設備的種類來進行模具 設計，為此，在設計模具之前，首先要選擇好成型設備，這就需要了解各種成型設 備的規(guī)格、性能與特點。以注塑機來說，如注射容量、鎖模壓力、注射壓力、模具 安裝尺寸、頂出方式與距離、噴嘴直徑與噴嘴球面半徑、定位孔尺寸、模具最小與 最大厚度、模板行程等，都將影響到模具的結(jié)構(gòu)尺寸與成型能力。同時還應初估模 具外型尺寸，判斷模具能否在所選的注射機上安裝與使用。 1.3.3 擬定模具結(jié)構(gòu)方案 理想的模具結(jié)構(gòu)應能充分發(fā)揮成型設備的能力（如合理的行腔數(shù)目和自動化水平 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 10 頁 等） ，在絕對可靠的條件下使模具本身的工作最大限度地滿足塑件的工藝技術要求 （如塑件的幾何形狀、尺寸精度、表面光潔度等）和生產(chǎn)經(jīng)濟要求（成本低、效率 高、使用壽命長、節(jié)省勞動力等） ，由于影響因素很多，可先從以下方面做起： （1） 塑件成型 按塑件形狀結(jié)構(gòu)合理確定其成型位置，因成型位置在很大程度 上影響模具結(jié)構(gòu)的復雜性； （2） 型腔布局 根據(jù)塑件的形狀大小、結(jié)構(gòu)特點、尺寸精度、批量大小以及模 具制造的難易、成本的高低等確定行腔的數(shù)量與排列方式； （3） 選擇分型面 分型面的位置要有利于模具加工、排氣、脫氣、脫模、塑件 的表面質(zhì)量及工藝操作等； （4） 確定澆注系統(tǒng) 包括主流道、分流道、冷料穴、澆口的形狀、大小和位置， 排氣方法、排氣槽的位置與尺寸大小等； （5） 選擇脫模的方式 考慮開模、分型的方法與循序，拉料桿、推桿、推管、 推板等脫摸零件的組合方式，合模導向與復位機構(gòu)的設置以及側(cè)向分行與 抽芯機構(gòu)的選擇與設計； （6） 模溫調(diào)節(jié) 模溫的測量方法，冷卻水道的形狀、尺寸與位置，特別是與模 腔壁間的距離及位置關系； （7） 確定主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸 考慮成型與安裝的需要及制造與裝配的可能， 根據(jù)所選材料，通過理論計算或經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定型腔、型芯、導柱、導套、 推桿、滑塊等主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸以及安裝、固定、定位、導向等方法； （8） 支承與聯(lián)接 如何將模具的各個組成部分通過支承塊、模板、銷釘、螺釘 等支承與連接零件，按照使用與設計要求組合成一體，獲得模具的總體結(jié) 構(gòu)。 結(jié)構(gòu)方案的擬定，是設計工作的基本環(huán)節(jié)。它既是設計者的構(gòu)思過程，也是設 計對象的胚胎，設計者應將其結(jié)果用簡圖和文字加以描繪與記錄，作為方案設計的 依據(jù)與基礎。 1.3.4 方案的討論與論證 擬定初步方案時，應廣開思路，多想一些辦法，隨后廣泛征求意見，進行分析 論證與權衡，選出最合理的方案。 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 11 頁 1.3.5 繪制模具裝配草圖 總裝配圖的設計過程比較復雜，應先從畫草圖著手，經(jīng)過認真的思考、討論與 修改，使其逐步完善，方能最后完成。草圖設計過程是“邊設計、邊繪圖、邊修改” 的過程，不能指望所有的結(jié)構(gòu)尺寸與數(shù)據(jù)一下就能定的合適，所以在設計過程中往 往需反復多次修改。其基本做法就是將初步擬定的結(jié)構(gòu)方案在圖紙上具體化，最好 是用坐標紙，盡量采用 1:1 的比例，先從行腔開始，由里向外，主視圖與俯視圖同 時進行： 型腔與型芯的結(jié)構(gòu)； 澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式； 分型面及分型脫模機構(gòu)； 合模導向與復位機構(gòu)； 冷卻或加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式與部位； 安裝、支承、連接、定位等零件的結(jié)構(gòu)、數(shù)量及安裝位置； 確定裝配圖的圖紙幅面、繪圖比例、視圖數(shù)量布置及方式。 1.3.6 繪制模具裝配圖 繪制模具裝配圖時應注意做到以下幾點： 認真、細致、干凈、整潔地將修改已就的機構(gòu)草圖，按標準畫在正式圖紙上。 將原草圖中不細不全的部分在正式圖上補細補全；此過程在 CAD 上實現(xiàn)。 標注技術要求和使用說明，包括某些系統(tǒng)的性能要求（如頂出機構(gòu)、側(cè)抽芯 機構(gòu)等） ，裝配工藝要求（如裝配后分型面的貼合間隙的大小、上下面的平 行度、需由裝配確定的尺寸要求等） ，使用與裝拆注意事項以及檢驗、試模、 維修、保管等，達到要求； 全面檢查，糾正設計或繪圖過程中可能出現(xiàn)的差錯與遺漏。 1.3.7 繪制零件圖 繪制零件圖時應注意做到以下幾點： 凡需自制的零件都應畫出單獨的零件圖； 圖形盡可能按的比例畫出，但允許放大或縮小。要做到視圖選擇合理， 投影正確，布置得當； 統(tǒng)一考慮尺寸、公差形位公差、表面粗糙度的標準方法與位置，避免擁擠與 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 12 頁 干涉，做到正確、完整、有序，可將用得最多的一種粗糙度以“其余”的形 式標于圖紙的右上角； 零件圖的編號應與裝配圖中的序號一致，便于查對； 標注技術要求，填寫標題欄； 自行校對，以防差錯。 1.3.8 編寫設計說明書 第 2 章 模具方案設計 2.1 塑料模具的分類 塑料模具的分類方法很多，按照塑料制件的成型方法不同可分為以下幾類。 一、注射模 注射模又稱注塑模，注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展起來的，首先將粒狀 或粉狀的塑料原料加入到注射機的料筒中，經(jīng)過加熱熔融成粘流態(tài)，然后再注射或 螺桿的推動下，以一定的流速通過料筒前端的噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)注射入閉合的 模具型腔中，經(jīng)過一定的時間后，塑料在模內(nèi)硬化定型，接著打開模具，從模內(nèi)脫 出成型的塑件。這就是注塑模。它主要用于熱塑性塑料制件的成型。 二、壓縮模 壓縮模又稱壓塑膜。壓塑成型是塑料制件成型中較早成型的一種。首先將預熱過 的塑料原料直接加入敞開的、經(jīng)加熱的模具型腔內(nèi)，然后合模，塑料在熱和壓力的 作用下稱熔融流動狀態(tài)充滿型腔，經(jīng)一段時間夠硬化定型。該方法生產(chǎn)周期長，生 產(chǎn)效率低，多用于熱固性塑料制件的成型。 三、壓注模 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 13 頁 壓注模又稱傳遞模。壓注模的加料室與型腔由澆注系統(tǒng)連接。首先將預熱過的塑 料原料加入預熱的加料室內(nèi)，然后通過壓柱向加料室內(nèi)塑料原料施加壓力，塑料在 高溫高壓下熔融并通過模具澆注系統(tǒng)進入型腔，最后發(fā)生化學交聯(lián)反應逐漸硬化定 型。壓注模主要用于熱固性塑料的成型。 四、擠出模 擠出模常稱擠出機頭。擠出成型是利用擠出機筒內(nèi)的螺桿旋轉(zhuǎn)加壓的方式，連續(xù) 地將塑化好的、呈熔融狀態(tài)的成型物料從擠出的機筒中擠出，并通過特定斷面形狀 的口模成型，然后借助牽引裝置將擠出后的塑料制件均勻的拉出，并同時進行冷卻 處理。 這類模具能連續(xù)不斷得生產(chǎn)斷面形狀相同的熱塑性塑料得行材，例如管材、棒材等。 五、氣動成型模 氣動成型模包括吹塑成型模、真空成型模和壓縮空氣成型模等。吹塑成型是將擠 出機擠出或注射機注出的、處于高彈性狀態(tài)的空心塑料型坯置于閉合的模腔內(nèi)，然 后向其內(nèi)部通入壓縮空氣，使其脹大并貼緊模具型腔壁，經(jīng)冷卻定型后成為具有一 定形狀和尺寸精度的中空塑料容器。真空成型時將加熱的塑料片材與模具型腔表面 所構(gòu)成的封閉空腔內(nèi)抽真空，使片材在大氣壓力下發(fā)生塑性變形而緊貼于模具型腔 成為塑料制件的成型方法。壓縮空氣成型是利用壓縮空氣，使熱軟化的塑料片才發(fā) 生塑性變形并緊貼在模具型腔上稱為塑料制件的成型方法。 除上述介紹的類塑料模具外，還有泡沫塑料成型模、搪塑膜、澆鑄模、回轉(zhuǎn)成型 模等。 2.2 方案的確定 熱塑性塑料的注塑成型特點：熱塑性塑料注塑成型這種方法即是將塑料材料熔融， 然后將其注入膜腔。熔融的塑料一旦進入模具中，它就受冷依模腔樣成型成一定形 狀。所得形狀往往就是最后的成品，在安裝或作為最終成品使用之前不再需要其它 的加工。許多細部，諸如凸起部。肋、螺紋，都可以在注射模塑一步操作中成型出 來。 注射模塑機有兩個基本部件：用于熔融和把塑料送人模具的注射裝置與合模裝置。 合模裝置的作用在于：（1）使模具在承受住注射壓力情況下閉合；（2）將制品取 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 14 頁 出。 注射裝置在塑料注入模具之前將其熔融，然后控制壓力和速度將熔體注入模具。 目前廣泛應用的合模裝置設計包括：肘桿式合模裝置、液壓式合模裝置和液壓- --機械式合模裝置。肘桿式合模裝置鑒于其設計在制造時成本低，適用于小噸位設 備。其特點包括閉鎖作業(yè)的高機械效益、內(nèi)設鎖模減慢裝置、模具損壞慢以及快速 的合模操作。 合模油缸把橫頂板推向前，使連肘伸長并使壓板朝前運動。合模裝置 關閉時，機械利益降低，促使壓板迅速移動。當壓板到達模具關閉的位置時，連肘 由高速一低機械利益轉(zhuǎn)為低速一高機械利益。低速是保護模具的關鍵，而高機械利 益是形成大噸位所需要的.一旦連肋充分伸展，液壓就不再是保持噸位所必須的了。 為了開啟合模裝置，將液壓施加于合模柱塞相反的一面，為了防止成型好制品被損 壞，要緩慢開啟模具。通過整個連肘裝置的移動和壓板裝置沿拉杠的移動（移到連 肘裝置充分伸展開前模具閉合處），來調(diào)節(jié)合模裝置以適應于不同的模具高度。肘 桿式合模裝置的優(yōu)點包括：快速的合模操作、降低了能耗和較低的設備成本。缺點 是較之液壓式合模模具復雜，連接銷和襯套要經(jīng)常維修。不過肘桿設計的發(fā)展已經(jīng) 可減少了肘桿合模裝置的維修，這些發(fā)展包括無油襯套，大大減少了強制性潤滑。 進展之一是全部電機采用目前已有的精密滾珠絲杠機床技術和先進的交流伺服電動 機相結(jié)合，用以代替液壓動力機組。這些電動機只提供完成機器功能所需要的動力， 它們大大降低了生產(chǎn)每一制品的總能耗。 塑料加工中的重要因素包括：溫度、稠度、色料分布和熔體密度。機筒溫度產(chǎn) 生之傳導熱量和螺桿轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的機械熱二者都有助于加工出優(yōu)質(zhì)熔體。最常見的情 況是，大多用于熔融塑料的能量，通過螺桿轉(zhuǎn)動獲得。 隨螺桿轉(zhuǎn)動混煉在螺紋之間發(fā)生，塑性粒料表面被熔融塑化。當物料沿螺桿前進時， 就重復著混合和剪切作用，直至塑料被完全熔融。 熱固性塑料的注塑成型特點：熱固性塑料注塑利用一螺桿或一柱塞把聚合物經(jīng)一 加熱過的機筒（120260F）以降低粘度，隨后注入一加熱過的模具中（300 450F）。一旦物料充滿模具，即對其保壓。此時產(chǎn)生化學交聯(lián)，使聚合物變硬。 硬的（即固化的）制品趁熱即可自模具中頂出，它不能再成型或再熔融。 注塑成型設備有帶一用以閉合模具的液壓驅(qū)動合模裝置和一能輸送物料的注射裝置。 多數(shù)熱固性塑料都是在顆粒態(tài)或片狀下使用的，可由重力料斗送入螺桿注射裝置。 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 15 頁 當加工聚酯整體模塑料（BMC）時，它有如“面包團”，采用一供料活塞將物料壓入 螺紋槽中。 采用這種工藝方法的加工聚合物是（依其用量大小排列）；酚醛塑料、聚酯整體模 塑料、三聚氰胺、環(huán)氧樹脂、脲醛塑料、乙烯基酯聚合物和鄰苯二甲酸二烯丙酯 （DAP）。 多數(shù)熱固性塑料都含有大量的填充劑（達 70重量份），以降低成本或提高其低收 縮性能，增加強度或特殊性能。常用填充劑包括玻璃纖維、礦物纖維、陶土、木纖 維和炭黑。這些填充物可能十分有磨損性，并產(chǎn)生高粘度，它們必須為加工設備所 克服。 工藝過程 熱塑性塑料和熱固性塑料在加熱時都將降低粘度。然而，熱固性塑料的粘度卻隨 時間和溫度而增加，這是因為發(fā)生了化學交聯(lián)反應。這些作用的綜合結(jié)果是粘度隨 時間和溫度而呈 U 型曲線。在最低粘度區(qū)域完成充填模具的操作這是熱固性注射模 塑的目的，因為此時物料成型為模具形狀所需壓力是最低的。這也有助于對聚合物 中的纖維損害最低。 注射模塑工藝過程利用一螺桿使物料流經(jīng)加熱過的機筒，機筒 則以水或油循環(huán)于機筒四周的夾套中。螺桿可按每種材料的不同類型加以設計，稍 加壓縮以脫除空氣并加熱物料獲得低粘度。大多數(shù)熱固性物料在此處的流動都是相 當好的。 使物料進入模具的操作是中止螺桿轉(zhuǎn)動和用液壓把螺桿高速推向前，使被 塑化的低粘度物料壓入模具中。這種快速流動要求在 05 秒的時間里填滿模腔，壓 力需達到 193MPa。一旦填滿膜腔時物料的高速流動產(chǎn)生更大的摩察熱以加速化學反 應。模腔一旦被填滿，注射壓力就將降到保壓壓力 34.568.9MPa。這種保壓壓力 維持在物料上 510 秒，隨后卸壓，然后開始下一個周期塑化階段。這種物料被保 持在熱的模具中，直至變硬，然后打開合模裝置，頂出制品。制品剛頂出時可以是 輕度未固化和有點柔軟，在取出后 1 分鐘或 2 分鐘內(nèi)利用制品內(nèi)部保留的熱量完成 最終固化。熱固性制品的整個生產(chǎn)周期為 10120 秒鐘，這取決于制品厚度和原材 料的類別。 最早應用于熱固性塑料成型的另一種工藝方法是壓塑法（compression moulding）和壓鑄法（transfer Moulding）與它們相比，注塑法（Injection Moulding）的優(yōu)缺點如下： 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 16 頁 注塑法比壓塑法優(yōu)越處是：較快的成型周期（23 倍）過程自動化；制品變化較 少；較低的人工費；高的生產(chǎn)能力。 注塑法相對于壓塑法的缺點是：較高的設備和模具投資；壓塑法可以得到較高的制 品強度和較好的表面光潔度。 壓鑄法的優(yōu)點一般介于注塑法和壓塑法之間。 設備 選擇熱固性塑料注塑用設備的重要因素包括：合模裝置能力和注塑能力；控制系統(tǒng) 和機筒溫度。 閉合壓力以噸計的合模裝置，其選擇應根據(jù)制品和流道的確定投影成型面積。所需 噸位可由 1.55tin2，這取決于模塑制品的復雜程度和所用的原材料。設備大小 在 303 000t 間，大多數(shù)常見設備在 100600t 之間。鋼板的厚度和機器的剛性至 為重要。使注料時盡可能少產(chǎn)生彎曲變形，導致溢料去除困難。機器的注射能力， 需要根據(jù)充填模具所需最大注射壓力和模腔與流道體系內(nèi)物料體積進行分析。所需 注射壓力由聚酯整體模塑料所需的 96.5MPa 直到一些特種酚醛塑料所需的 207MPa。 機器的注射能力往往是以理論體積量來標志（螺桿或活塞注射的面積乘以其沖程）。 一般情況下，設備的能力按該設備所能生產(chǎn)的制品體積的 85確定。當設備以聚 苯乙烯生產(chǎn)能力來標志時，在確定制件重量計之生產(chǎn)能力時必須考慮到它和熱固性 塑料密度上的差異。 目前流行的控制系統(tǒng)是計算機控制，可選擇注射速度、合模裝置的負荷。工藝操 作的程序、側(cè)模芯至移入模具中的運動、頂出裝置的工作周期以及機筒和模具溫度 的控制。一個特定模具和特定原料依次加料的調(diào)定和記錄的方法是極有價值的。因 為在工藝過程中有大量的變量。 機筒溫度的控制是通過流經(jīng)包覆機筒之夾套的熱水 進行的。模具溫度控制最普遍的是利用插入式加熱器進行，但也可以采用蒸汽或循 環(huán)熱油進行。 高度可控的模具溫度是獲取均勻制品最重要的。 常用設備的選擇包 括：整體模塑料所用的供料器、快速更換模具系統(tǒng)、為快速注射用的液壓流體儲料 缸、模具滑動用的連接于液壓系統(tǒng)上的側(cè)模芯、機械手式取件系統(tǒng)以及空氣噴氣裝 置（去除每成型周期中產(chǎn)生的溢料）。 由于聚合物的低粘度，它流入分模線上形成 一層薄的膜狀物，因此，熱固性塑料成品常常需修整去除飛邊。模塑制品的飛邊去 除往往是通過將制品進行滾光或?qū)⑺鼈兺ㄟ^一臺設備，在這臺設備中，高速狀態(tài)的 塑料粒敲掉了脆的飛邊層。 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 17 頁 根據(jù)該零件的特點，通過幾種塑料成型的比較以及上面所介紹的注塑成型的優(yōu)點， 我最終選擇了注塑成型。 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 18 頁 第 3 章 麥克風手柄注塑模具設計 3.1 制件塑料的選擇以及麥克風塑料制件的市場前景分析 如上圖所示：我們所做的制件為麥克風手柄塑料零件，選擇材料為 ABS。根據(jù)前 面所講，我們對塑料有了基本的了解?，F(xiàn)在對 ABS 塑料進行詳細的介紹如下： ABS 塑料 化學名稱：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 英文名稱:Acrylonitrile Butadiene Styrene 比重:1.05 克/立方厘米 成型收縮率:0.4-0.7% 成型溫度：200-240 干燥條件：80-90 2 小時 特點： 1、綜合性能較好,沖擊強度較高,化學穩(wěn)定性,電性能良好. 2、與 372 有機玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理. 3、有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 19 頁 4、流動性比 HIPS 差一點，比 PMMA、PC 等好，柔韌性好。 用途：適于制作一般機械零件,減磨耐磨零件,傳動零件和電訊零件. 成型特性： 1.無定形料,流動性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長時間預熱 干燥 80-90 度,3 小時. 2.宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為270 度).對精度較高的塑件, 模溫宜取 50-60 度,對高光澤.耐熱塑件,模溫宜取 60-80 度. 3、如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨?等方法。 4、如成形耐熱級或阻燃級材料，生產(chǎn) 3-7 天后模具表面會殘存塑料分解物，導致模 具表面發(fā)亮，需對模具及時進行清理，同時模具表面需增加排氣位置。 ABS 樹脂是目前產(chǎn)量最大，應用最廣泛的聚合物，它將 PS，SAN，BS 的各種性能有 機地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學性能。ABS 是丙烯腈、丁二烯和 苯乙烯的三元共聚物，A 代表丙烯腈，B 代表丁二烯，S 代表苯乙烯。 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(xiàn)象。 ABS 工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強度、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。 與其它塑料相比 ABS 具有以上特點，我們最終決定選擇 ABS 塑料。 市場前景： 隨著居民收入的增長和生活水平的提高，人們的消費觀念改變，購物、休閑、 娛樂人群越來越多。據(jù)統(tǒng)計：去年在城鎮(zhèn)居民所有消費支出項目中居首位，文化娛 樂消費總量達 7000 億元左右。 在娛樂方面，人們對 K 歌也越來越熱愛。隨之而來 的是，近年來 KTV 場所也大量增加，也就大大增加了對麥克風的需求，這樣也帶動 了許多行業(yè)的發(fā)展。 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 20 頁 我們首先來了解一下麥克風的市場動態(tài)：目前麥克風的市場需求非常大，據(jù)估 計光是家用電話手機、行動電話手機中所使用的麥克風，每年至少就有 7 億個以上 的需求。以傳統(tǒng)方式所制造的麥克風，一般而言，體積較大，忍受惡劣環(huán)境能力較 差，無法承受較大聲壓，且產(chǎn)品質(zhì)量控制不易，故雖具有價格低廉、發(fā)展歷史悠久、 技術層次較低等優(yōu)點，但對于較特殊的工作環(huán)境與系統(tǒng)整合要求較高時就無法適用。 而一般較高級的麥克風，則由于制造程序繁雜，成本過于昂貴，亦無法滿足業(yè)界的 要求。目前國內(nèi)麥克風制作廠商頗多，多屬傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，主要以制造駐極體式麥克風 為主，應用對象為一般消費性電子產(chǎn)品，如家用電話手機、錄音機等。價格方面亦 以價廉為主要訴求，質(zhì)量穩(wěn)定性也不錯。國外的麥克風大廠則多以制造高價麥克風 為主，單價可至人民幣萬元以上，主要用在錄音室、精密儀器等要求高質(zhì)量的輸入 場合。另外，由于未來助聽器市場商機潛力，歐美日麥克風大廠亦多兼研發(fā)助聽器。 由于助聽器系統(tǒng)整合要求度高且在市場趨勢(輕薄短小)要求下，各零件亦相對地希 望能微小化與質(zhì)量提升；理論上，麥克風亦是越小越好，可避免高頻失真。 麥克風的應用范圍廣泛，在醫(yī)療器材方面可應用在：助聽器、電子耳；在計算 機通訊產(chǎn)業(yè)上則可應用于：手機、數(shù)字相機、免持聽筒、筆記型計算機..等。隨著 電子產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展以及制程及封裝技術的進步，麥克風產(chǎn)品的設計上更朝向多功 能化的需求發(fā)展，為求達到短、小、輕、薄、省電、便宜的訴求，我們就必需發(fā)展 可以和半導體制程所做出之芯片做整合的微小麥克風，這是未來麥克風發(fā)展的一大 趨勢。 既然麥克風每年都有如此大的生產(chǎn)量，我們有理由相信固定好麥克風的塑料制件 同樣具有廣闊的發(fā)展空間。用塑料來制著麥克風手柄具有以下幾個優(yōu)點： 1.塑料具有電絕緣性能 2.塑料的價格便宜 3.塑料具有抗腐蝕性強 4.塑料制件在市場上具有很強的競爭力 鑒于麥克風塑料制件有這樣好的市場前景和諸多優(yōu)點，故本人畢業(yè)設計選擇了做一 個有關麥克風手柄的塑料制件。 3.2 注塑機的選擇 注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 21 頁 置的基本尺寸,開合模速度,空循環(huán)時間等.這些參數(shù)是設計,制造,購買和使用注塑機 的主要依據(jù). (1)公稱注塑量；指在對空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程 時,注射裝置所能達到的最大注射量,反映了注塑機的加工能力.。 (2)注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴，流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力外,熔料還 必須有一定的流動速率,描述這一參數(shù)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3-1所示。 表3-1 注射量與注射時間的關系 注射量/cm 125 250 500 1000 2000 4000 6000 100003 注射速率/cm/s 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射時間/s 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 臥式注塑機型號見表3-2 表3-2 臥式注射機主要技術規(guī)格 國際通用規(guī)格 60/32 90/40 250/80 國內(nèi)型號 SZ-30/32 SZ-68/40 SZ-160/80 SZ-250/1250 技術參數(shù) 單位 理論注射容積 cm3 37，49 58，77 125，163 257 實際注射量 g 33，44 53，68， 110，145 227 螺桿直徑 mm 26，30 26，30 35，40 45 塑化能力 g/s 3.6，5.4 5.6，8.3 11，13 17.5 注射速率 g/s 43，57 61，78 100，130 128 注射壓力 MPa 170，130 160，123 205，157 206 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 10160 40250 10220 10200 螺桿行程 mm 70 110 130 185 鎖模力 kN 320 400 800 1250 拉桿有效間距 mm 300X300 250X230 330X310 410X410 模板行程 mm 110 220 260 345 模具最小厚度 mm 80 130 170 175 模具最大厚度 mm 110 240 320 380 最大開距 mm 220 460 580 725 模板尺寸 mm 400X400 410X390 550X520 690X650 頂出行程 mm 50 40 55 80 液壓頂出力 kN 17 28 40 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 22 頁 (4)塑化能力；單位時間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應與注塑機的整個成型 周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反 之則會加長成型周期。 (5)鎖模力；注塑機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下 模具不應被熔融的塑料所頂開。 (6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的 行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸 范圍。 (7)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,開模時由慢到快在到停. (8)空循環(huán)時間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等。 3.2.1 選擇注塑機的相關計算： 1. 注射量的校核 塑料制品的重量（或體積）必須與所選擇的最大注射量相適應，為了保證正常的注 射成型，最大注射量應稍大于塑料制品的重量或體積。 當注射成型機最大注射量以最大注射容積標定時，按下式校核 （3-1）01 niiKVV澆 式中： --注射成型機的最大注射量（ ）0V3cm -- 塑料制品的體積（包括制品、澆道凝料和飛邊） （ ）3cm -- 一個塑料制品的體積（ ）i 3c -- 澆道凝料和飛邊的體積（ ）V澆 n 型腔數(shù) -- 利用系數(shù)， =0.8KK 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 23 頁 因塑料制品的體積與壓縮率有關，故所需塑料的體積為 （3-VK料 壓= 2） 上式中 --- 塑料的體積料 --- 壓縮率 K壓 相關塑料壓縮率見表 3-3 塑料名稱 密度 （ ）3g/cm壓縮率 K壓 高壓聚乙烯