塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計-文庫吧

【正文】 0 年時中高檔轎車及以下水平的汽車覆蓋件模具做到可以完全自配， 2020 年時除個別特別高檔的轎車外，所有汽車覆蓋件模具應基本立足國內配套。 2)精密沖壓模具 多工位級進模和精沖模代表了沖壓模具的發(fā)展 方向，精度要求和壽命要求極高，主要為電子信息產業(yè)、汽車、儀器儀表、電機電器等配套。這兩種模具，國內已有相當基礎，并已引進了國外技術設備，個別企業(yè)生產的產品已達到世界水平，但大部分企業(yè)仍有較大差距，總量也供不應求，進口較多。對于為超大規(guī)模集成電路配套、為引線腳 100 以上及間隙 以下的引線框架配套、為精度5mm 以上的精密微型連接件配套、為 Φ 以下的微型馬達鐵芯配套及為顯像管和電子槍等配套的精密模具是發(fā)展的重中之重。為汽車覆蓋件及其他大中型沖壓件配套的大型多工位級進模也應重點發(fā)展。 3)大型及 精密塑料模具 塑料模具占模具總量近 40%，而且這個比例還在不斷上升。塑料模具中為汽車和家電配套的大型注塑模具，為集成電路配套的精密塑封模具，為電子信息產塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 7 頁 共 55 頁 業(yè)和機械及包裝配套的多層、多腔、多材質、多色精密注塑模，為新型建材及節(jié)水農業(yè)配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等，目前雖然已有相當技術基礎并正在快速發(fā)展，但技術水平與國外仍有較大差距，總量也供不應求，每年進口幾億美元， “ 十一五 ” 期間應重點發(fā)展。 4)主要模具標準件 目前國內已有較大產量的模具標準件主要是模架、導向件、推桿推管、彈性元 件等，但質量較差，品種規(guī)模較少。這些產品不但國內配套大量需要，出口前景也很好，應繼續(xù)大力發(fā)展。氮氣缸和熱流道元件國內至今無正規(guī)的專業(yè)廠生產，主要依靠進口，應在現有基礎上提高水平，形成標準，并組織規(guī)模化生產。 5)其他高技術含量的模具 占模具總量近 8%的壓鑄模具中，大型薄壁精密壓鑄模技術含量高，難度大。鎂合金壓鑄模和真空壓鑄成形模目前雖然剛起步，但發(fā)展前景好，有代表性。子午線橡膠輪胎模具也是發(fā)展方向，其中活絡模技術難度最大。與快速成型技術相結合的一些快速制模技術及相應的快速經濟模具具有很好的發(fā)展前景。 這些高技術含量的模具在 “ 十一五 ” 期間也應重點發(fā)展。 此次模具設計的塑件為一盒形件，塑件材料為 ABS，無須側抽芯機構。經分析，此模具雖無須側抽芯機構，但此塑件空較多，型芯圖較復雜。本模具采用一模兩件，左右對稱布置。 注塑成型模具的工作過程如下：塑料先加在注塑機的加熱料筒內，塑料受熱熔融后，在注塑機的螺桿或活塞推動下，經噴嘴和模具的澆注系統進入模具型腔，塑料在模具型腔內固化定型，這就是注塑成型的簡單過程。注塑成型所用的模具叫注塑模具。注塑模具主要用于熱塑性塑料制品的成 型，但近年來也越來越多的用于熱固性塑料成型。注塑成型在塑料制件中占有很大比重，世界塑料成型模具產量中的約半數以上為注塑模具。近年來發(fā)展了一種在注塑成型時在注入塑料熔體后，立即向制件內部充入惰性氣體進行保壓的氣體輔助注塑成型方法及其模具，它能生產壁厚的和壁厚相差懸殊的注塑制品，能獲得更加優(yōu)良的制品的外觀和性能，同時還能減輕制品的重量，節(jié)約原材料。 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 8 頁 共 55 頁 此次設計介紹了底盒塑件的注塑成型工藝及注塑模具的設計、注塑模具設備選擇、模具材料及熱處理等內容 . 此次設計具體內容如下：制品工藝性分析；工藝方案分析及成型工藝 參數的確定；設備的初步選擇；模具結構設計；成型零件的尺寸計算和剛度、強度校核；注塑機有關參數的校核；模具裝配圖的繪制；模具零件圖的繪制；編寫設計說明書一篇和外文翻譯一篇。 此次設計過程中參考了大量的文獻資料，得到了老師與同學的幫助，在此一并表示感謝。 此次設計涉及較多的專業(yè)知識，由于本人水平有限，故存在大量不足之處。敬請各位老師批評指正。 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 9 頁 共 55 頁 第二章 制品工藝分析 本制品為儀表蓋塑料體，帶有兩空，本不是很復雜，但由于公差使 得制作稍有困難。 其塑件的圖形如下所示： 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 10 頁 共 55 頁 圖 1. 塑件圖 制品工藝分析 : 本制品的原材料為 ABS。 ABS 是三元共聚物，因此兼有三種元素的共同性能，使其具有“堅韌、質硬、剛性”的材料。 ABS 樹脂具有較高沖擊韌性和力學強度，尺寸穩(wěn)定，耐化學性及電性能良好，易于成形和機械加工等特點。此外，表面還可鍍鉻，成為塑料涂金屬的一種常用材料。吸濕性強，含水量應小于 ％，必須充分干燥，要求 表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥。流動性中等，溢邊料 左右。料溫對物性影響較大、料溫過高易分解 (分解溫度為 250℃左右 )，對要求精度較高塑件模溫宜取 50～ 60℃，要求光澤及圖 1 制件圖 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 11 頁 共 55 頁 耐熱型料宜取 60～ 80℃。一般用柱塞式注射機時料溫為 180～ 230℃，注射壓力為 100～ 140Mpa，螺桿式注射機則取 160～ 220℃，注射壓力為 60～ 100MPa。其熔化溫度為 210～ 280℃ ，密度為 ～ 。 避免因尖角引起的應力集中，改善流動充模特性，制品內外表面的交接轉折處都設計成了圓角，且圓角半徑為 R2— R3。 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 12 頁 共 55 頁 第三章 工藝方案分析及成型工藝參數的確定 藝 方案分析比 較 及 選擇 塑料加工的基本方法大致可以分為七大類：壓塑成形、傳遞成形、注塑成形、擠出成形、吹塑成形、熱成形、鑄塑成形。根據成形加工方法的不同，可以采用多種方法生產制品。下面對兩種主要的加工方案做個分析比較。 方案 1：采用注射成形 注射成形是將粉狀塑料從 注射機料斗送入已加熱的料筒，經加熱熔融后，受柱塞或螺桿的推動，熔融塑料通過料筒前端的噴嘴快速注入閉合塑模中，經冷卻（熱塑性塑料）定型或加熱（熱固性塑料）定型后，開啟模具取出制品。幾乎所有的熱塑性塑料和部分熱固性塑料都可以用注射成形。 方案 2：采用傳遞成形 傳遞成形是將一定量的塑料壓塑粉或料坯放到料室中加熱熔融，然后用柱塞（或稱壓柱）對加料室內塑料熔體加壓將料塊快速壓入已閉合的熱型腔內，當熔體充滿型腔后，再經適當保壓和固化，即可取出制品。熱固性塑料和熱塑性塑料都可以采用傳遞成形方法成形制品。 方案 3：采用壓塑成形 壓塑成形是塑料在一型腔中，通過加壓且通常需要加熱的成形方法。熱固性塑料和熱塑性塑料都可以用壓塑成形，但主要用于熱固性塑料。壓塑成形的主要優(yōu)點是使用的設備和模具比較簡單；適用于流動性較差的塑料；可模壓較大和較厚的制品；制件收縮率小；各向性能比較均勻。它的主要缺點是生產周期長、效率低；勞動強度大，尤其是移動式模具；制品常有較厚的溢邊，不能模壓要求尺寸精度準確性較高的制品。 采用方案 3，由于熱塑性塑料模壓時模具需要交替加熱與冷卻，生產周期長，效率低，不適合于大批量生產制品。采用方案 2成 形制品時由于熱塑性塑料的固化時間長，生產周期長，也不適應生產該制品。與方案 3 兩種成形方法相比，注射成形具有成形周期短，能一次成形外形復雜、尺寸精確的制品，生產效率高，塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 13 頁 共 55 頁 易于自動化；注塑機為單機操作，更換原料及模具均很方便，是一種經濟高效的成形方法。 由此可見，方案 1 是成形制品的最好方案。 注塑過程包括加料、加壓 、塑化、注射、保壓冷卻和脫模等幾個步驟，其中最重要的是塑化、注射和模塑三個階段。 ABS 塑料成型工藝參數如表 1所示。 表 1. ABS 成型工藝參數 料筒溫度 /176。 C 前段 180～ 220 中段 165～ 180 后段 150～ 170 成形時間 /s 注射時間 20～ 90 保壓時間 0～ 5 冷卻時間 20～ 120 成型周期 50～ 220 噴嘴溫度 /176。 C 170～ 180 模具溫度 /176。 C 50～ 80 注射壓力 /MPa 60～ 100 后處理 /溫度 (℃ ) 70 后處理 /溫度 (℃ ) 70 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 14 頁 共 55 頁 第四章 設備的初步選擇 注塑所需體積計算 圖 2. 塑件圖 由上圖，計算注塑所需體積： 23161 0 0 8 0 9 4 6 5 ( ) ] 3 2 9 4 3 6 3 3 5 1 1 82V m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?塑 件 （ ） 4 + [ 9 4 3 0 2 3 . 1 4333 5 1 1 8 1 6 0 % 5 6 1 8 8 .8 5 6 .1 8 8 8V m m c m? ? ? ?注 塑 V注 — 成型塑件及澆注系統所需注射總體積 由 ≥ V注 C— 注射機最大注射， cm3； V注 — 成型塑件及澆注系統所需注射總體積 則， C≥ 179。 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 15 頁 共 55 頁 鎖模力的計算 流道凝料 (包括澆口 )在分型面上的的投影面積 2A ，在此時還是個未知數，根據經驗公式： 21(~)AA? ( 1A 為每個塑件在分型面上的投影面積 )，用 進行估算： 222121 0 2 5 7)( mmmmAAnAA ??????????查塑件所需的注射壓力 100130Mpa，而 型腔的平均壓力是注射壓力的 30%65%，因塑件為薄壁塑件，且澆口為點澆口，其壓力損失比較大，所以取大一些，則 KNNNPAnAF m 2 9 1 1 0 2 9 6404 0 0 2 5 7)( 21 ?????? 型其中 A—— 塑件及流道凝料在分型面上的投影面積（ mm178。） 。 1A —— 單個塑件在分型面上的投影面積（ mm178。） 。 2A —— 流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積（ mm178。） 。 mF —— 模具所需的鎖模力（ N） 。 型P —— 塑料熔體對型腔的平均壓力（ MPa）。 型腔數目的確定 影響型腔數目的重要因素有：注射機的鎖模力；注射機的注射量；制品精度以及經濟性等。以機床的注射能力為 基礎，每次注射量不超過注射機最大注射量的80%。根據塑件精度考慮，一般多型腔時制造精度低，塑件精度也低。根據塑件形狀及進料口位置考慮，選用單型腔模。根據塑件產量考慮，對試制或小批量塑件宜采取單型腔或少型腔。 綜上所述，本模具設計為一模二件。 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 16 頁 共 55 頁 設備的選擇 經計算，制品與流道中塑料的總體積約為 56cm179。，由于每次注射量不超過注射機最大注射量的 80%，注塑機注射量必須大于 179。 本模具為一模兩件，可由所需的塑料體積確定注塑機的型號。 綜合考慮制品的外形尺寸、注射時所需壓 力等情況，可初步選用型號為SZ100/630 的注射機。該型號注射機基本參數如表 2所示 ： 表 2. 臥式注塑機 (SZ100/630) 結構形式 臥式 理論注射容量 / cm3 105 螺桿直徑 /mm 35 注射壓力 /MPa 拉桿內向距 /mm 370*320 鎖模力 /KN 630 最大開模行程 /mm 270 最大模具厚度 /mm 300 最小模具厚度 /mm 150 噴嘴球半徑 /mm 15 移模行程 /mm 270 塑化能力 /mm 注射速率 /(g/s) 80 噴嘴孔直徑 /mm Φ 4 定位孔直徑 /mm 125 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 17 頁 共 55 頁 第 五章 模具結構設計 注射模由動模和定模兩部分組成。動模