---收納盒的塑件工藝分析及注塑磨具設計目錄TOC\o"1-3"\h\u323781.1研究背景 1171661.2國內外研究現狀綜述 265831.3研究意義 3218812塑件工藝分析與模具零部件設計分析 4283062.1塑件分析及塑料選擇 416802.2塑件成型的工藝分析 5186873.1分型面的設計 6314033.3留模位置與型腔分布設計 7292333.3澆注系統 7163043.4澆口設計 8281453.5主流道設計 8179504注射成型機的選擇與校核 9243754.1注射成型機的選擇 940274.2注塑機的校核 10104185、模具型腔與型芯結構設計 10175235.1型芯與型腔的結構設計 10191245.2脫模推出機構的設計 10171775.3模具成型零件的工作尺寸計算 11126376、注射模具的溫度調節系統設計 13136717、模具材料及加工工藝 14320567.1材料選擇 141.1研究背景在當今時代，一個國家的綜合國力，要看基礎建設能力，其中制造業占的比重很多，在我們國家經濟發展的過程中，基礎產業建設非常重要，這其中制造業又創造了許多價值，因此制造業在國家的經濟增長中也充當著一個比較重要的地位，因為它不僅是國民經濟的支柱產業同時也是國民經濟增長的主導部門。在高技術產業中，制造業還可以充當其載體，高技術產業和制造業兩者直接具有密不可分的關系。當前我國21實際所面臨的主要問題之一就是源于大量的適齡勞動人口的出現所帶來的就業壓力問題，而發展制造業可以在一定程度上去解決這個問題，這是因為經濟增長是離不開基礎產業發展的，發展制造業的同時可以帶動其他產業的發展，實現全方面的發展，從中我們就能夠看出制造業的重要，制造業中模具的發展也是不可卻缺少的一個加工工藝。模具加工又分為沖壓和注塑，而在模具加工中用注塑模具生產出來的制件占了很大的一部分，注塑模具發展的同時也勢必助推著注塑技術的發展。隨著社會的發展，人們對工業領域越來越關注，對工業產品的要求也越來越高，我們在追求較高的生產率的同時還必須保證產品擁有的良好的使用性能，這就要求無論是在數量、質量還是外觀類型都要進一步提升。目前在全球范圍內已經有很多國家為了去滿足大眾的需求，對工業生產進行了有針對性的管理，模具工業也被視為是當前工業發展的一個有利要素。如何去設計更好的、滿足現代生產需求的模具已經成為當前眾多企業和設計研發人員關注的焦點。模具在工業體系中已經充當著工藝配置中重要的環節，是工業生產行業中比較重要的組成部件，它的原理主要是塑料具有熔融性、流動性好，將原材料放入模具中利用自身的流動性充滿整個模具型腔最終達到成型的目的。利用模具成型出來的制件具有質量好，生產率高，并且材料易于獲得同時成本相對較低等優點。現在已經在各個領域中得到普遍的應用。已經有數據表明，我國目前通過模具生產出來的電器配件，儀表儀器已經達到了75%以上，像家用電器等產品元件數目已經達到了85%以上。而注射模具的材料主要是塑料，塑料本身具有許多優良的性能，可以適應惡劣的環境，本身又比較輕，質量也非常小，同時塑料制品的加工性能還比較好。因此在很多場合塑料制品可以與金屬制品媲美甚至可以代替金屬制品。我們日常生活中使用的好多物品都是通過注射成型工藝生產出來的，如每家每戶都使用的垃圾桶，一些家用電器的外殼以及一些裝飾品。在工業領域中，高效的儀器設備、精密的模具以及合理的注塑工藝是保證塑件制品有良好的成型性能的前提。不管是在國內還是國外，通過模具加工出來的塑件制品大約占了90%以上，其中光是注射模就占了50%以上。隨著塑料制件的應用也從民用逐漸擴大到其他各個領域，產品對模具的質量和成型工藝的要求也越來越高。對于一些形狀比較復雜的塑件，注塑模也能一次成型。注射模具已經成為塑件產品的一種較為重要的生產設備。1.2國內外研究現狀綜述（1）國內模具的發展現狀我國可以說算是在很早就開始使用模具的國家，但是在最初的時候整體水平不高。后來隨著社會的進步和科技的發展，國家也漸漸開始重視模具工業的發展，并且給予了一定的支持使得我國的模具工業發生了極大的變化。近年來，在模具工業生產制造中，數字化設備占了很大一部分，因為采用了許多數字化的設備，也同時帶動了CAD計算機輔助設計等技術發展。使得注塑模具在生產過程中不管是數量還是質量都得到了很大的發展。根據數據表明，注塑模具的精度差別非常大，一些大型的注塑模具的重量甚至可以達到50t，而有些精密塑件采用的模具甚至可以達到2um。用塑料生產出來的制件不僅價格低，而且原材料相對于金屬材料來說更易于獲得，使得生產的成本降低。目前塑料已經成為了人類使用的第一大類材料，塑料的廣泛使用也推動著塑料模具的發展。近年來隨著智能化概念的普及，導致全自動等技術非常火熱，因此出現了許多智能化的設備，智能化的注塑模模具設計，這些生產智能化的注塑模具的企業，將會使中國一些先進設備、精密塑件和高端零件發展非常迅速。隨著我們國家一些政策的發布，一些重點區域重點企業的規劃，都將會推動著我們國家先進模具的設計迅速發展。我國現狀是模具發展的很全面很多，是一個模具制造大國，但是模具的發展不平衡，缺少一些頂尖的模具技術。大多數模具都還處于低中檔，一些精密的大型的模具占的比例相對來說還是比較少，當需要一些技術要求較高的模具時，是無法自主生產的，需要從國外進口所以利潤較少。因此要想成為真正的模具制造大國還是需要發展頂尖的模具技術，但這需要時間來磨煉，只有不斷的提升我國的模具技術，發展頂尖技術，才能使模具得到一個全面的發展。（2）國外模具發展現狀在國際上，尤其是一些發達國家制造使用模具時間較早，技術也相對來說比較成熟。國外模具的發展都是伴隨著智能化和集成化等關鍵詞的，生產的塑件都是高精度高質量的塑件，并且生產的效率很高，模具的智能化程度很高，基本上70%都是已經標準化了，使生產的效率提高了很多，降低了時間上的成本。同時智能化也使模具的發展非常的靈活，使得許多企業模具的生產更加專業、智能。在整個加工生產模具的過程中都是以設計來作為向導，并且已經采用按照加工的工藝流程來安排人員的生產方式。這種生產方式和傳統的生產方式不同點在于這種生產方式不再要求工人對所有的工序都很熟練，智能化的出現，使工人只需要熟練自己負責的環節，這樣一來生產的效率也就提高了許多。這也說明了未來的模具行業中，我們不僅需要使用先進的設備來達到模具生產標準化和現代化，同時，我國也需在加工生產模具的時候也要追求專業化來作為今后的發展趨勢。1.3研究意義塑料制品在我們的生活中占有很大的比重，是使用最多的材料，甚至比使用鋼鐵材料更多。在我們國家的所有塑料制品中，大多數是可以使用注塑來成型的，通過注塑模具來上產加工塑件，無論是熱塑性還是熱固性的材料。隨著塑料制品的發展，現在塑料制品所產生的經濟價值在我國的經濟體系中占有很大的比重。本文研究的是收納盒，對于收納盒很多人想到的可能是僅適于日常生活的收納，但其實收納盒在生活中應用很廣泛，很多場合都需要它，幫助我們整理生活中的許多物品。同時我們可以根據需求來設計不同規格的收納盒，以便捷、美觀的造型為主，在控制加工成本的同時發揮它最大的實用性能。2塑件工藝分析與模具零部件設計分析塑料是一種合成材料，塑料的出現已經很久了，到目前為止已經有三百多種了，我們日常生活中常用的就有三十多種。在選擇材料之前我們必須要對塑件進行一個整體的分析，如該塑件會被應用于哪些場合，在使用時需要滿足哪些性能，只有經過深入的研究我們才能選擇最佳的材料。除了分析塑件，我們也需要對材料有所了解，要知道那種材料最適合做哪些零件。這就需要我們對材料的物理和化學性能也有足夠的了解，除此之外塑料還具有收縮性、流動性和相容性等，我們需要知道這些性能對塑件都會產生什么樣的影響。我們只有了解塑件的成型工藝和材料的性能，在設計模具的過程中我們就可以避免一些因為材料本身的性能而對塑件產生的一些影響。這樣我們就可以制作出一個結構相對合理且工藝性強的產品。2.1塑件分析及塑料選擇如上圖所示，該塑件為塑料殼體件形狀為矩形，當然也可以根據實際需要設計不同形狀，矩形的殼體件中加了隔板，塑件的整體結構相對簡單，可以通過一次性注塑成型，是比較適合用注塑模具來加工的塑件。此款收納盒是用來收納物品的，因此在選擇制件的原材料時一定要選擇對人體無毒無害沒有刺激性氣味的材料，形狀和顏色要求美觀要滿足審美需求。同時要保證該產品有一個好的質量，而且作為日常用品價格方面也不能定的過高。根據上述分析，最終選擇聚丙烯pp材料。該材料韌性好、耐摔耐壓、質量輕且具有良好的耐熱性。具體性能見表格。pp材料主要性能參數密度g/cm3熔點°C彎曲強度Mpa拉伸強度Mpa0.91164-17017-2021收縮率%壓縮強度Mpa融體流速g/min介電常數0.615-182.52.222.2塑件成型的工藝分析在設計模具的時候，首先要對塑件進行塑件的工藝性分析，分析工藝性是為了保證塑件的質量得到保證，工藝性的分析主要是尺寸精度的分析，尺寸的精度等級選擇要從各方面考慮，塑件材料的融化時的流動性和收縮性等，都會導致塑件的尺寸出現精度的變化，當塑件的收縮性過大時可能會導致最終尺寸與實際所需要的尺寸偏差較大，除了收縮性影響較大以外還有就是塑件的流動性，當塑件尺寸過大時如果熔料的流動性較差就會導致熔料沒有填滿整個型腔就開始凝固，對于薄壁的塑件如果熔料填充不完整就會出現表面粗糙度差或者強度不夠的情況，甚至影響整個產品的使用。本次畢業設計選擇的塑件是收納盒，一個矩形的盒子，尺寸390*280*210mm，精度要求相對是比較低的，并且整體的結構很簡單。具體公差等級參照下圖:材料代號公差等級標注尺寸公差未標注尺寸公差高精度一般精度ABSMT2MT3MT5PEMT5MT6MT7PPMT3MT4MT6PMMAMT2MT3MT5PSMT2MT3MT5PCMT2MT3MT5PAMT3MT4MT6在注射成型的過程中，如果設計的不合理，在最終成型的制件上可能會出現一些像冷疤和云紋這樣的疵點，這樣的話會造成制件沒有一個好的表面粗糙度，但是如果想要成型零件有一個好的表面粗糙度，除了避免出現疵點以外，我們也要保證模具本身就具有一個良好的表面粗糙度。一般來說型腔的表面粗糙度是要低于型芯的表面粗糙度，但是這里我們的塑件內部和外表面要求一樣，表面光滑沒有毛刺，可以選擇粗糙度為Ra3.2，設計該零件的收縮率為0.6%，由于該塑件是以模一型所以不適合進行大批量生產，只能小批量生產。因為該制件中間有很多隔板，所以壁厚對塑件的影響就比較大，如果壁厚設置的不均勻不合理，那么在最終塑件脫模下來冷卻后體積可能會產生一定的收縮并且有可能會發生很大的變形。甚至在脫模過程中就會遭到困難，比如，我們要塑件成型冷卻后，把塑件從模具中脫離出來，如果塑件發生變形或者收縮就有可能緊緊的貼合在型芯上導致難以取下，這是由于塑料的收縮率和模具的收縮率不同而產生的。所以為了盡量避免這種情況發生，方便脫模，我們可以在設計模具的時候就設置一定的斜度，通過查表得到pp材料一般脫模斜度為0.4°-0.7°，但是考慮到本收納盒高度相對來說較高，體積也比較大，且壁厚不是太厚，為了使塑件在脫模的過程中有一個較小的變形，我們需要盡可能的去減小脫模力，所以在這里脫模斜度盡可能選的大一些，取最大值α=0.7°，因為還有留模位置，所以收納盒的外圓弧的脫模斜度比內圓弧面要稍微設置的再大些。注射成型工藝參數如下表2-2：料筒溫度/°C模具溫度°C注射壓力/mpa保壓壓力/mpa保壓時間/S220-26050-70120952注射時間/S冷卻時間/S開模時間/S合模時間/S成型周期/S3-510-151-23-430塑件后處理方式：80°C熱水浸泡10min。3分型面與澆注系統一、分型面3.1分型面的設計分型面的兩端，一端是模具的動模部分另一端模具的定模部分，模具的定模部分。為了保證模具在出模的時候不破壞塑件的完整性，影響塑件的質量，要保證和模的時候是緊密貼合的。在進行模具的分型面設計的時候，要便于注射時的排氣，同時要節約成本，便于后期的管理和維護。分型面設計在流道的末端時，可以方便了排氣，確保塑件的質量不會被破壞。本次設計模具的分型面設計在收納盒的底部，底部為以平面，故選擇平直分型面作為主分型面。我們在設計時除了要考慮零件的形狀，塑料制件的質量，以及注塑機的規格外，在分型面的選擇上還要重點考慮塑件脫模順序。要簡化模具結構，使得設計出來的模具結構易于工人加工，減少加工工序。因為塑件的整體結構較簡單，并且精度要求不高，因此選擇單分型面分型。3.3留模位置與型腔分布設計塑件在冷卻成型后需要從型芯與型腔上取下來，這時便產生了兩種可能，（1）塑件先從型芯上取出，再從型腔中取出；（2）是先將塑件從型腔中取出，再把塑件從型芯上取下。通過分析可得塑件留在型芯上，也就是動模上，這樣更利于塑件脫模。模具型腔的分布根據型腔的數量來的，當采用一模一腔的時候，注射機注射一次塑料溶體只能生產一個塑件，當采用一模多腔的時候，一次可以生產出的塑件就是型腔的數量。一模一腔的時候，生產出的塑件想對比一模多腔的無論是尺寸還是形狀一致性都比較好。單型腔模具結構簡單，制造成本較低。但是在大批量生產的時候，通常選擇制造效率高的多型腔模具。經過前面的分析，考慮到收納盒的尺寸不算太小，不需要大批量生產，綜合考慮，為了降低模具制造難度，便于維護使用，該塑件在模具型腔為一模一件。如圖所示。二、澆注系統分析3.3澆注系統能夠讓塑料溶體順利平穩地進入到模具的型腔內，我們稱之為澆注系統，一般有主流道和分流道組成，主流道注入溶體，分流道壓力均勻將塑料溶體送入到型腔中并硬化凝固，形成一個緊密的組織，就是塑件。塑件的質量受到澆注系統的影響，澆筑系統設計的是否合理直接影響著塑件在注塑成型之后能否正常工作，因此在設計模具的時候要對澆筑系統設計，如下：（1）設計澆注系統的時候要根據材料的性能來設計，不同材料的塑料溶體，它的流動性、冷卻溫度等都不相同，因此設計的時候需要根據材料的各種性能來設計。這樣才能塑料擁有一個良好的成型質量。（2）在塑料溶體的時候會出現熔接痕的現象，我們在設計的時候要盡量去避免這種情況的產生，因此設計的時候要設計一個合理的澆口。同時設計流道的時候盡量減少分流道，本設計中沒有分流道，流道的長度也會影響塑件的成型，長度過長時，導致溶體在流道中的溫度損失過大。（3）適量減少澆注流程對于一些較大的塑件，我們需要保證塑料溶體能充滿型腔，就要適當的縮短澆注流程，澆筑的流程短的時候，溶體流進型腔的時間就短，不會導致熔體溫度損失過大，同時還能減少壓力的損失，可以使塑料熔體更好的充滿整個型腔。3.4澆口設計本套模具因為采用的是一模一件的注塑成型方式，所以澆口形式選擇直接澆口。但是在選擇直接澆口的時候我們要減少澆口與塑件的接觸面積，來避免接觸的地方出現變形收縮等影響，同時還要減小主流道的錐角，ɑ=（2°~4°）。由于我們選用的是直接澆口，可能會在澆注過程中留下冷疤從而影響產品的外觀，所以我們把澆口設置在收納盒的底部。3.5主流道設計在注射成型的過程中，熔融塑料最先進入的通道就是主流道，其次再通過注塑機將材料導入到分流道中或者不進入分流道直接導入型腔中，來完成塑件的成型。一般主流道我們都會設計成一個圓錐的形狀，圓錐的小端通常連接噴嘴，這樣設計的目的是為了時塑料熔體的流動性更好，同時在開模后也能很方便的清理多余的澆筑凝料。端面內表面粗糙度取Ra0.8μm，澆口套和定模座是直接連接的，是過渡配合，公差是H7/m6，整個地方需要有足夠的強度，因為注射機在注射的時候總會與澆口套發生碰撞的現象，因此選擇的材料強度要夠，最后選擇了碳素工具鋼T10A，A代表著優質的架構剛，經過熱處理之后，硬度甚至可以達到55HRC。澆口套如下圖所示。澆口的噴嘴孔徑D噴=?4mm；噴嘴球頭半徑SR球=15mm；R凹=R噴+（1~2）mm；D小=D噴+（0.5~1）mm；H=13~2取主流道大端直徑D大=?7mm；主流道小端直徑D小=?5mm；端面球面凹坑半徑SR凹=31mm；球面凹坑深度H=5mm；4注射成型機的選擇與校核4.1注射成型機的選擇（1）利用ug分析塑件的體積和投影面積收納盒塑件的設計使用的建模軟件是UG，通過UG的模具分析功能，可以得到收納盒的塑件體積，收納盒的投影面積是A=20475mm3，模具的澆口是直澆口，因此預留的澆筑系統體積較小為V1=2.3cmQUOTE25.45cm33，收納盒體積較大，采用的一模一件的生產方式，一個模具就一個型腔。整個塑件的總體的體積是V總=305.3注射機的選擇與注射機的主要參數：選擇注塑機的時候要根據許多參數來選擇，模具的鎖模、注射機的額定注射量等參數來進行校核，這些參數都是理論參數，通過這些參數可以查表格得到要選用的注射機型號XS-ZY-500，選擇了注射機后還需要對注射機進行參數校核。4.2注塑機的校核鎖模力校核：Fn≤nAs+A式中Fn為注塑機額定鎖模力As為塑件投影面積Aj為澆注系統投影面積P為模具型腔壓力3500KN≤（20475+0）×145=2968KN注塑機額定鎖模力Fn=3500KN遠大于所需鎖模力T=2968KN,根據國標核算，選用XS-ZY-500注射機，其額定注射量為500cm3，螺桿直徑為65mm，注射壓力為145MPa，注射形成為200mm，鎖模力為3500kn，最大成型面積1000cm2，最大合模行程為500mm，模具最大厚度為500mm，模具最小厚度為300mm，噴嘴圓弧半徑18mm，噴嘴孔直徑有3、5、6、8mm幾種形式，頂出形式有中心液壓頂出式、兩側頂桿機械頂出式，拉桿空間為540x440mm，液壓泵流量200L*min-1、壓力6.5MPa，電動機功率22kw，機器外形尺寸為6500x1300x2000。REF_Ref2879\r\h[9]5、模具型腔與型芯結構設計5.1型芯與型腔的結構設計除了分型面和澆注系統以外，模具的型芯和型腔的設計也是很有講究的。因為模具的型腔和型芯是直接接觸的，型芯和型腔設計的不好會直接影響最終成品。雖然該收納盒型腔深度較大，中間有隔板且形狀尺寸較大，但整體結構簡單，而且選取的是一模一件的生產方式，便于加工，所以型腔采用直接加工成型方法，在定上直接加工出型腔，采用整體式凸凹模結構5.2脫模推出機構的設計對于注塑模具來說，如果塑件的產品結構過于復雜在設計脫模機構和澆注系統的時候就會產生一定的困難，在脫模機構設計里主要的難點有以下幾點：（1）相同的脫模特征在位置上有著多種分步脫模的要求;（2）在同一位置有著不同的脫模特征，這種情況會導致脫模機構的空間狹小，難以設計。（3）不同的脫模特征在同一個方向上進行脫模，使得兩個部位直接在脫模過程中造成干涉以至于損壞塑件，甚至不能順利地脫模。由于零件的深度有點大，塑件會包緊動模型芯，而且收納盒的為有規則的矩形，因此我們可以選用推件板推出機構，且在動模部分設置導柱，設置導柱的目的是為了對推件板起到一個支撐和導向的作用。因為塑件的尺寸較大，因此設置兩對相互對稱的推桿，這樣設計的目的是能平穩將塑件推出，且塑件不容易發生變形。結構如圖：當塑件注塑完成后，出模的時候先是動模向前移動，同時帶動著頂出機構向前移動，當動模部分到達頂端時，推出機構會動作，一般靠外力推動頂出機構動作，頂出機構推動塑件推出，直至塑件被完全推出完成卸料，可以是人工或者自動卸料。5.3模具成型零件的工作尺寸計算塑件制品的外形尺寸通常會受到很多因素影響，尤其是塑料的收縮率的影響。也就是塑件從模具中取出來進行冷卻，這個過程中通常尺寸會發生縮減。這樣最后得到的尺寸就會比實際的尺寸要小，所以為了塑件最終的尺寸相對準確，我們就要根據塑料的收縮率來計算成型零件尺寸，一般用計算收縮率與實際收縮率來表征塑料收縮率的大小。不同的塑料收縮率也有一些區別，查表得出pp材料的計算收縮率S=0.6%。（1）型腔尺寸型腔徑向尺寸計算公式為Do+δ式中：D為模具型腔尺寸；δS為塑料收縮率；Ls為塑件表面徑向尺寸；Δ為塑件外表面公差值；經計算得:D1o+δΖ=Hmo+δHmo+δΖ=（2）型芯尺寸型芯徑向尺寸計算公式為D?δΖ式中：D為模具型腔尺寸；δΖ為模具制造公差S為塑料收縮率；Ls為塑件內表面尺寸；Δ為塑件長度公差值；經計算得:D1o+δΖ=型芯高度尺寸計算公式Hmo+δHmo+δΖ6、注射模具的溫度調節系統設計在整個注射成型的過程當中，會產生三種溫度，分別是料筒溫度、噴嘴溫度、和模具溫度，對于注塑成型的產品，不管是熱固性還熱塑性塑料，模具的溫度對塑件的影響都很大。模具溫度過低會使塑料溶體流動性差，而溫度過高又會造成塑件的收縮率大，變形大。所以我們需要設計溫度調節系統來調節模具的溫度，使塑件有良好的外觀和性能，提高生產率。因為生產率決定了一個產品的利潤空間，每一款產品一但進入市場之后，進行量產的時候，要想比別人獲得更多的利潤，我們就需要去改進生產流程，來提高整個生產效率，對于塑料產品也是一樣，在更短的時間內生產的產品越多，那么所花費的成本就越少，所獲得的利潤空間也就越大，對于注射成型的制件來說，如果模內冷卻時間過長，在整個生產過程中占比較大的話，整體生產率就難以提高，所以我們需要合理的設計模內冷卻，以此來提高生產效率，同時也能去提高塑件的質量。在本套模具中，采用循環式管路冷卻，就在在型腔內設置多個平行的水管，將進水口設置在溫度較高的地方。7、模具材料及加工工藝7.1材料選擇任何模具在使用過程中難免會產生一定的磨損，不管是成型零件、塑件、頂出機構還是導向機構，它們的磨損都會對模具的使用壽命產生一定的影響，所以為了提高模具的使