課程設(shè)計(jì)（論文）塑料制件科研訓(xùn)練論文

1、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科科研訓(xùn)練論文目 錄緒 論2第一章高聚物簡介31.1高聚物的分類31.2 高聚物的應(yīng)用3第二章 塑料成型方法52.1塑料成型方法介紹52.2注射成型工藝過程5第三章 成型模具介紹73.1注射成型模具基本結(jié)構(gòu)73.2注射成型模具分類7第四章 塑件工藝性分析94.1 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性94.2注射機(jī)的選擇9第五章 塑料墊片塑料制件注塑模具設(shè)計(jì)方案105.1 設(shè)計(jì)原始材料105.2模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)105.2.1 確定型腔數(shù)目n105.2.2 確定分型面105.2.3 確定型腔的位置115.2.4 確定澆注系統(tǒng)125.2.5 確定脫模方式135.2.6 冷卻水道和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的布置135.2

2、.7 確定凹模和凸模的結(jié)構(gòu)及固定方式145.2.8 確定排氣方式145.2.9 繪制模具的結(jié)構(gòu)草圖145.2.10 校核模具與注射機(jī)有關(guān)的尺寸145.2.11其他模具尺寸的計(jì)算155.3繪制模具圖15第六章 結(jié) 論16參考文獻(xiàn)17緒 論隨著中國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的日趨好轉(zhuǎn)，在實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興口號(hào)的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)能促進(jìn)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(jì)效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。整體來看，中國塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步，但與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、世界

3、先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢(shì)。加入wto，給塑料模具產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，同時(shí)帶來更多的機(jī)會(huì)。由于中國塑料模具以中低檔產(chǎn)品為主，產(chǎn)品價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，有些甚至只有國外產(chǎn)品價(jià)格的1/51/3，加入wto后，國外同類產(chǎn)品對(duì)國內(nèi)沖擊不大，而中國中低檔模具的出口量則加大；在高精模具方面，加入wto前本來就主要依靠進(jìn)口，加入wto后，不僅為高精尖產(chǎn)品的進(jìn)口帶來了更多的便利，同時(shí)還促使更多外資來中國建廠，帶來國外先進(jìn)的模具技術(shù)和管理經(jīng)

4、驗(yàn)，對(duì)培養(yǎng)中國的專業(yè)模具人才起到了推動(dòng)作用。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(dòng)化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所占比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機(jī)的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機(jī)的螺桿或活塞的推動(dòng)下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。本次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是塑料墊片注塑模具的設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)塑料墊片產(chǎn)品。通過此次設(shè)計(jì)，通過查閱大量資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、期刊等，結(jié)合教材上的知識(shí)對(duì)注塑模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部分、推出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，豐富了自己的專業(yè)知識(shí)，為將來獨(dú)

5、立完成模具設(shè)計(jì)積累了經(jīng)驗(yàn)。第一章高聚物簡介1.1高聚物的分類高聚物，是由幾百幾千個(gè)原子、彼此以共價(jià)鍵連結(jié)起來的大分子化合物，具有較大的分子量(5103106)。此類化合物雖然分子量很大，但其化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)一般比較簡單(蛋白質(zhì)例外)，通常是以簡單的結(jié)構(gòu)單元為鏈節(jié)，通過共價(jià)鍵重復(fù)結(jié)合而成高聚物。如聚氯乙烯的形成與結(jié)構(gòu)就是這樣的。(1)按分子主鏈的元素結(jié)構(gòu)，可將高聚物分為碳鏈、雜鏈和元素有機(jī)三類。(2)按材料的性質(zhì)和用途分類，可將高聚物分為塑料、橡膠和纖維。1.2 高聚物的應(yīng)用工業(yè)方面 廣泛用作機(jī)械工業(yè)的各種工件和零件,如工程塑料、耐磨材料、吸振材料(見高聚物吸振材料)等；電氣工業(yè)的絕緣材料、導(dǎo)電塑

6、料、導(dǎo)線等；采礦工業(yè)的坑道塑料柱架和選礦用的浮選劑、絮凝劑等;石油工業(yè)中的鉆井柔桿及堵水劑、減阻劑、泥漿穩(wěn)定劑等；化學(xué)工業(yè)中的耐腐蝕塑料管道、槽、罐以及涂料、膠粘劑（見高分子膠粘劑）等；在輕紡工業(yè)中，高聚物的應(yīng)用有更廣闊的前途，如人們的衣著服裝現(xiàn)在幾乎大部分由耐綸、滌綸和腈綸三大合成纖維制成；用高聚物制成的紙、人造皮革、木材代用塑料等日益增多；色彩鮮艷、質(zhì)輕耐久的各種高聚物包裝材料、裝飾品、日用器皿等也大量應(yīng)用。 農(nóng)業(yè)方面 農(nóng)用薄膜和塑料溫室的應(yīng)用，發(fā)展十分迅速。帳篷、農(nóng)漁用船艇、水利排灌管道、農(nóng)用機(jī)械零部件、纜索等都有用高聚物制成的（見農(nóng)用高聚物）。 交通運(yùn)輸、通信、建筑方面 各種車輛輪胎、

7、管子、剎車片、車廂、船舶、飛機(jī)的各種內(nèi)部輕質(zhì)構(gòu)件，都廣泛采用高聚物材料；用塑料和復(fù)合材料制造輕型飛機(jī)和汽車，也正在積極研究中。通信用的信息轉(zhuǎn)換及信息記錄材料，主要包括光通信所用的導(dǎo)光纖維（見高分子導(dǎo)光纖維）、錄像用材料、高敏感度的感光材料、熱色記憶記錄材料等也都使用高聚物材料。建筑物的上下水道、室內(nèi)壁板、門窗、房梁及活動(dòng)房屋、展覽館等都可用纖維增強(qiáng)塑料制成。日本和中國近年都已建成玻璃纖維增強(qiáng)塑料的橋梁建筑。高分子灌漿材料用于建筑物和構(gòu)筑物的防滲堵漏、消除缺陷和增強(qiáng)基礎(chǔ)等方面。 國防建設(shè)、尖端科學(xué)技術(shù)方面 特種高聚物和功能高分子具有耐高溫、耐低溫、高強(qiáng)度、高模量、高絕緣、耐腐蝕等特性，因此在兵器

8、制造中可作為結(jié)構(gòu)材料的輔助材料，如耐高溫和耐低溫的膠粘劑。特種涂料（見高聚物涂料）和密封材料（見高分子密封材料）也都用特種高聚物制成。無論在航空、航天飛行器，核設(shè)備，大型集成電路，以及軍事裝備的輕微型化等方面，高聚物材料是不可缺少的。 醫(yī)藥衛(wèi)生方面 高聚物在這方面的應(yīng)用發(fā)展很快,范圍很廣,除了高聚物藥物外，還用來制造人工臟器（如人工心臟、人工腎）、人工血液、人工血管、人工骨和關(guān)節(jié)、人工皮膚等（見）。第二章 塑料成型方法2.1塑料成型方法介紹 （1）注射成型 塑料的注射成型又稱注塑成型。注塑成型是使熱塑性或熱固性塑料先在加熱加熱料筒中均勻塑化，而后由柱塞或移動(dòng)螺桿推擠到閉合模具的模腔中成型的一種

9、方法。（2）擠出成型 擠出成型又稱擠塑成型。它是在擠出機(jī)中通過加熱、加壓而使物料以流動(dòng)狀態(tài)連續(xù)通過口模成型的方法。（3）中空成型 中空成型又稱吹塑成型。它是制造中空制件和管筒形薄膜的方法。該法先用擠出機(jī)或注射機(jī)擠出或注射出管筒形狀的熔融坯料，然后將此坯料放入吹塑模具內(nèi)，向坯料內(nèi)吹入壓縮空氣，使中空的坯料均勻膨脹直至緊貼模具內(nèi)壁，冷卻定型后開啟模具取出中空制件。 （4）壓縮成型 壓縮成型又稱壓制成型。該法把由上、下模（或凸、凹模）組成的模具安裝在壓力機(jī)的上、下模板之間愛你，將塑料原料直接加在敞開的模具型腔內(nèi)，再將模具閉合，塑料粒料（或粉料、預(yù)制坯料）在受熱和受壓的作用下充滿閉合的模具型腔，固化定

10、型后得到塑料制件。（5）壓注成型 壓注成型又稱傳遞成型。該法將塑料粒料或坯料裝入模具的加料室內(nèi)，在受熱、受壓下熔融的塑料通過模具加料室底部的澆注系統(tǒng)（流道與澆口）充滿閉合的模具型腔，然后固化成型。（6）固相成型 固相成型的特點(diǎn)是使塑料在低于熔融溫度以下成型，在成型過程中塑料沒有明顯的流動(dòng)狀態(tài)。該法多用于塑料板材的二次成型加工，如真空成型、壓縮空氣成型和壓力成型。2.2注射成型工藝過程一、生產(chǎn)前的準(zhǔn)備工作 為了使注射成型生產(chǎn)順利進(jìn)行和保證塑件質(zhì)量，生產(chǎn)前需要進(jìn)行原料預(yù)處理、清洗料筒、預(yù)熱嵌件和選擇脫模劑等一系列準(zhǔn)備工作。二、塑化計(jì)量 成型物料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、壓實(shí)以及混合等作用以后，由松散

11、的粉狀或粒狀固體轉(zhuǎn)變成連續(xù)的均化熔體的過程稱為塑化。所謂計(jì)量是指能夠保證注射機(jī)通過柱塞或螺桿，將塑化好的熔體定溫、定壓、定量地輸出（即注射出）機(jī)筒所進(jìn)行的準(zhǔn)備動(dòng)作，這些動(dòng)作均需注射機(jī)控制柱塞或螺桿在塑化過程中完成。三、注射充模 柱塞或螺桿從機(jī)筒內(nèi)的計(jì)量位置開始，通過注射油缸和活塞施加高壓，將塑化好的塑料熔體經(jīng)過機(jī)筒前端的噴嘴和模具中的教主系統(tǒng)快速注入封閉模腔的過程稱為注射充模。注射充模又可細(xì)分為流動(dòng)充模、保壓補(bǔ)縮和倒流三個(gè)階段。四、冷卻定型 冷卻定型從澆口凍結(jié)時(shí)間開始，是注射成型工藝過程的最后階段。在此階段中需要注意的問題有模腔壓力、制件密度、熔體在模內(nèi)的冷卻情況以及脫模條件等。第三章 成型模

12、具介紹3.1注射成型模具基本結(jié)構(gòu)一、根據(jù)各部分所起的作用不同分類：（一）澆注系統(tǒng)將塑料由注射劑噴嘴引向型腔的通道稱澆注系統(tǒng)，其由主流道、分流道、內(nèi)澆口、冷料穴等結(jié)構(gòu)組成，由零件的澆注套、拉料桿等組成。澆注系統(tǒng)的作用是使來自注射模噴嘴的塑料熔體平穩(wěn)而順利的充模、壓實(shí)和保壓。（二）成型零件是直接構(gòu)成塑料件形狀及尺寸的各種零件，由型芯（成型塑件內(nèi)部形狀）、型腔成型塑料外部形狀）、成型桿、鑲塊等組成。（三）結(jié)構(gòu)零件構(gòu)成零件結(jié)構(gòu)的各種零件，在模具中起安裝、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)動(dòng)作及等作用。導(dǎo)向零件：導(dǎo)柱、導(dǎo)套。裝配零件：定位銷、定模底板、定模板、動(dòng)模板、動(dòng)模墊板、模腳。（四）推出機(jī)構(gòu)在開模過程中，需要有推出機(jī)構(gòu)將塑

13、件及其在流道內(nèi)的凝料推出或拉出。推出機(jī)構(gòu)由推桿、推出固定板、推板及主流道的拉料桿。（五）其他機(jī)構(gòu)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)、調(diào)溫系統(tǒng)、排氣槽、標(biāo)準(zhǔn)模架二、根據(jù)其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)均可分為兩大部分：定模部分：一部分留于模具機(jī)座的定模板上動(dòng)模部分：隨注射機(jī)動(dòng)模板運(yùn)動(dòng)的部分定模部分與動(dòng)模部分閉合則可形成型腔和澆注系統(tǒng)3.2注射成型模具分類一、按注射機(jī)類型分：立式注射機(jī)、臥式注射機(jī)、直角式注射機(jī)上用的模具二、按注射模具的總體結(jié)構(gòu)特征分：1、單分型面注射模具2、雙分型面注射模具3、帶有活動(dòng)鑲件的注射模具4、帶側(cè)向分型抽芯的注射模具5、自動(dòng)卸螺紋的注射模具6、推出機(jī)構(gòu)設(shè)在定模的注射模具7、無流道凝料注射模具第四章 塑件工藝性

14、分析4.1 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性該塑件尺寸偏小，整體結(jié)構(gòu)簡單，精度要求相對(duì)較低，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級(jí)：五級(jí)塑件工藝參數(shù)： 成型時(shí)間：注射時(shí)間：0s3s 模具溫度：2060 保壓時(shí)間：15s40s 噴嘴溫度：180190 冷卻時(shí)間：15s30s 保壓壓力：3040mp 總周期：40s90s 注射壓力：60100mp4.2注射機(jī)的選擇選用注射機(jī)為國產(chǎn)的注射機(jī)xs-zy-125臥式注塑機(jī)。查表額定注射量為125cm3，注射壓力為120mpa，鎖模力為90104n，注射方式為螺桿式，噴嘴球半徑r為18mm，噴嘴口直徑為4mm。頂出形式是兩側(cè)設(shè)有頂桿。注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)見附錄圖二。第五章 塑料墊

15、片塑料制件注塑模具設(shè)計(jì)方案5.1 設(shè)計(jì)原始材料塑料制件的形狀及尺寸，見附錄圖一；材料：高密度聚乙烯（hdpe）。5.2模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.2.1 確定型腔數(shù)目n確定型腔數(shù)目的方法有：根據(jù)鎖模力、根據(jù)最大注射量、根據(jù)制品精度要求、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性等，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況決定采用哪一種方法，并綜合考慮確定型腔數(shù)目。按照所用注射機(jī)的最大注射量v（cm3）初定型腔數(shù)目n：n=式中：k注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8 vp注射機(jī)最大注射量，cm3 v2澆注系統(tǒng)凝料量，cm3，初選v2=14 cm3 v1單個(gè)塑件體積，cm3注射機(jī)型號(hào)選xs-zy-125n=8.6 取n=85.2.2 確定分型面由于分型面

16、受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度、嵌件的位置塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此，在選擇分型面時(shí)應(yīng)遵循以下的原則：（1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處（2）分型面的選擇應(yīng)有利于塑件是順利脫模（3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求（4）分型面的選擇應(yīng)滿足塑件外觀質(zhì)量要求（5）分型面的選擇應(yīng)便于模具的加工制造（6）分型面的選擇應(yīng)有利于排氣除了上述這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小以避免接近或超過所選用注射機(jī)的最大注射面積而可能產(chǎn)生溢流現(xiàn)象。圖形如4-1所示： 圖5-1分型面示意 即采用單分型面注射模還是雙分型面注射模，比較可知

17、單分型面是注射模具中簡單的一種，應(yīng)優(yōu)先考慮。5.2.3 確定型腔的位置 型腔的不知實(shí)際上是模具結(jié)構(gòu)總體方案的規(guī)劃和確定。因?yàn)橐坏┬颓徊贾猛戤?，澆注系統(tǒng)的走向和類型便已確定。冷卻系統(tǒng)和推出機(jī)構(gòu)在布置型腔時(shí)也必須給予充分的注意，若冷卻管道布置與推桿孔、螺桿孔發(fā)生沖突時(shí)要在型腔布置中進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)型腔、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、推出機(jī)構(gòu)的初步位置決定后，模板的外形尺寸基本上就已確定，從而可以選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)模架。在多模型腔中，分流道的布置有平衡式和非平衡式兩類，在制件形狀和性能要求不十分嚴(yán)格的情況下，模具加工的難易程度就成了模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所考慮的主要因素，現(xiàn)采用平衡式布置。在實(shí)際的多型腔模具設(shè)計(jì)與制造中，對(duì)于精

18、度要求較高、物理與力學(xué)性能要求均衡穩(wěn)定的塑料制件，應(yīng)盡量采用平衡式布置的形式。型腔布置如圖5-2所示：圖5-2型腔布置示意5.2.4 確定澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)的平衡及澆口位置和尺寸是澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。澆注系統(tǒng)往往決定了模具的類型，如采用側(cè)澆口，一般選用單分型面的兩板式模即可，如采用點(diǎn)澆口，往往就得選用雙分型面的三板式模具，以便分別脫出流道凝料和塑料制品。主流道計(jì)算主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下： 主流道通常設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角=24，對(duì)流動(dòng)性較差的塑料可取=36，以便于凝料從主流道中拔出。 為防止主流道與噴嘴處溢料，噴嘴與主流道對(duì)接處緊密對(duì)接，主流道對(duì)接處應(yīng)制成半球形凹坑，其半徑r2=r1+（12）mm,其

19、小端直徑d2=d1+(0.51)mm。 為減小料流轉(zhuǎn)向過渡時(shí)的阻力，主流道大端呈圓角過渡，其圓角半徑r=13mm。 為保證塑料良好成型的前提下，主流道長度l應(yīng)盡量短，否則將增多流道凝料，且增加壓力損失，使塑料降溫過多而影響注射成型。 由于主流道與塑料熔體及噴嘴反復(fù)接處和碰撞，因此常將主流道制成可拆卸的主流道襯套（澆口套），便于用優(yōu)質(zhì)鋼材加工和熱處理。 當(dāng)澆口套與塑料接觸面很大時(shí)，其受到模腔內(nèi)塑料的反壓增大，從而易退出模具，將定位環(huán)和襯套分開設(shè)計(jì)。由注射機(jī)的公稱注射量v=125cm3，查表得注射時(shí)間t=1.6s主流道體積流量qv=78cm3/s根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)主流道的切變速率=5103(s-1)

20、時(shí)，制件質(zhì)量好。由-qv-rn關(guān)系曲線才，差得主流道小端當(dāng)量半徑rn=2.5mm,則小端直徑d取5mm；取主流道錐角=2，主流道長度l根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)定，取l=60mm。凹坑深度h=35mm。主流道結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示：圖5-3流道形狀及其與注射機(jī)噴嘴的關(guān)系1-定模板 2-澆口套 3-注射機(jī)噴嘴5.2.5 確定脫模方式 在確定脫模方式時(shí)首先要確定制品和流道凝料留在模具的哪一側(cè)，必要時(shí)要設(shè)計(jì)強(qiáng)迫滯留的結(jié)構(gòu)，然后再?zèng)Q定是采用推桿式還是推件板結(jié)構(gòu)。特別要注意確定側(cè)凹制品的脫模方式，因?yàn)楫?dāng)決定采用側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)時(shí)，模板的尺寸就得加大，在型腔配置時(shí)要留出側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)的位置。 由于采用的是單分型面注射模，所以開模后必須

21、保證制件和凝料滯留在模具的動(dòng)模側(cè)。另外，該制件屬于薄壁殼體類，應(yīng)優(yōu)先采用推件板脫模結(jié)構(gòu)。5.2.6 冷卻水道和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的布置 （1）冷卻水道 為了簡化模具加工，將冷卻水道設(shè)計(jì)成直通的，分別開設(shè)在凹模固定板和凸模固定板上，冷卻水道、推桿和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的分布位置不得相互干涉，更不能影響模具的剛度和強(qiáng)度。 （2）導(dǎo)向結(jié)構(gòu) 合模導(dǎo)向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（a） 導(dǎo)柱：導(dǎo)柱一般有帶頭導(dǎo)柱和肩導(dǎo)柱兩種形式，優(yōu)先選用帶頭導(dǎo)柱。（b） 導(dǎo)套：導(dǎo)套有直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套兩種形式。（c） 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合。（d） 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合。（e） 導(dǎo)柱數(shù)量：采用兩個(gè)。推出導(dǎo)向結(jié)構(gòu)5.2.7 確定凹模和凸模的結(jié)構(gòu)及固定方式 （1）凹模：凹模采用整體嵌入式，這樣不但省去了凹模墊板，也有利于開設(shè)分流道。凹模的固定，除采用靜配合外，還采用螺釘?shù)撞抗潭?，防止凹模鑲塊松動(dòng)脫落或凹模轉(zhuǎn)動(dòng)。 （2）凸模：凸模采用固定板固定。5.2.8 確定排氣方式 由于型腔較淺，制件形狀簡單對(duì)稱，注射成型產(chǎn)生的氣