尾盖的塑料模具设计与制造尾盖的塑料模具设计与制造1 1 前言前言1 11 1 塑料模具设计的意义塑料模具设计的意义随着我国济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。模具在国民生产中的具有重要地位：模具是制造业中一种基本的工艺装备。在工业制品中，各种金属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、粉末冶金、复合材料等制品的生产都离不开模具。工业生产中用模具生产零件，具有生产效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低等优点1。模具生产在国民经济中占有很重要的地位，模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的一个重要标志。模具的主要类型有冲模、锻模、塑料模、压铸模、粉末冶金模、玻璃模、橡胶模、陶瓷模等。其中塑料模具约占模具总数的 33，塑料模具以压塑模、挤塑模、注塑模为主，而注塑模又占塑料成型模具的二分之一以上，故研究注塑模具的设计制造具有重要的工程意义2。1 12 2 我国模具生产发展现状与发展趋势我国模具生产发展现状与发展趋势1、我国模具工业自解放以来一直飞速发展。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器” ，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约为 600 亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业。近几年，我国模具工业一直以每年 15%左右的增长速度发展。2003 年，我国模具总产值超过 50 亿美元，总量排名紧随日本、美国，居世界第三，出口价值 3.368 亿美元，同比增长33.5。2、模具生产技术发展迅速，但是与发达国家相比，差距明显。（1）冲模 以大型覆盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具。在设计制造方法、手段上已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，仍存在一定差距。(2)塑料模 我国塑料模具工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大的发展,在大型模具方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具!6.5kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。精密塑料模具方面，已能生产多型腔小模数齿轮模具和 600 腔塑封模具，还能生产厚度仅为0.08 毫米的 1 模 2 腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等。内热式或外热式热流道装置得以采用，少数单位采用了具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具，完全消除了制件的浇口痕迹。气体辅助注射技术已成功得到应用。在精度方面，塑料模型腔制造可达 0.020.05 毫米（国外可达0.0050.01 毫米） ，分型面接触间隙为模板的弹性变形为 0.05 毫米，分型面的表面粗糙度值为 Ra0.2Ra0.25m，塑料模寿命已达 100 万次（国外可达300 万次）模具制造周期仍比国外长 24 倍。这些标志着模具总体水平的参数指标与国外相比尚有较大差距。（3）压铸模 总体水平有了较大提高。压铸模制造精度可达0.020.05mm（国外为 0.010.03 毫米） ，型腔表面粗糙度值为Ra0.4Ra0.2m（国外为 Ra0.02Ra0.01m） ，模具制造周期为中小型模具为 34 个月，中等复杂模具为 48 个月，大型模具为 812 个月，约为国外的 2 倍。模具寿命：铝合金铸件模具一般为 48 万次，个别可超过 10 万次，国外可达 815 万次以上。（4）模具 CAD/CAM 技术 CAD/CAM 技术有了很好的发展和普及，国产计算机辅助设计软件有了一定发展，但还处于较低水平。（5）模具标准件 得到了推广和应用，标准化程度还有待提高。（6）模具材料与热处理 国内模具钢品种规格不合理状况有所改善，模具钢质量有较大程度的提高。但国产模具钢钢种不全，不成系列，多品种、精料化、制品化等方面尚待解决。另外，还需要研究适应玻璃、陶瓷、耐火砖和地砖等成型模具用材料系列。模具热处理国内大部分企业在模具淬火时仍采用盐熔炉或电炉加热，由于模具热处理工艺执行不严，处理质量不高，而且不稳定，直接影响模具使用寿命和质量。近年来，真空热处理炉开始广泛应用于模具制造。3、新世纪模具发展的趋势如下：（1）CAD/CAE/CAM 技术广泛应用，并向集成化、智能化、网络协作化方面发展。（2）模具制造向精密、高效、复合、多功能方向发展。（3）快速经济制模技术得到应用。（4）特种加工技术进一步发展。（5）模具自动加工系统研制与发展。（6）模具材料及表面处理技术发展迅速。（7）模具新工艺技术发展。1 13 3 本课题需要解决的问题本课题需要解决的问题本课题研究的是尾盖的塑料模具设计与制造，此塑料尾盖尺寸大，注塑量大，精度要求较高，并且有半封闭型腔，成型比较困难。此塑件产品结构比较复杂，用其他的方法根本无法成型。因此，讨论塑件材料的选择，塑件结构的改进，以及模具设计制造，注塑工艺的控制，塑件成型后机械加工，控制模具的成本具有积极意义，力求在满足使用条件的前提下，通过合理改进塑件结构，优化模具设计，避免塑件出现缩孔、翘曲等缺陷，减少塑件的机械加工，提高生产效率，降低生产成本。1 14 4 说明书内容安排说明书内容安排本设计说明书共十四章，第一章前言，第二章到第十二章为具体设计内容，其中第二章塑件工艺性分析，第三章模具结构形式的确定及浇注系统的设计，第四章成型零件的结构设计，第五章模架的确定和标准件的选择，第六章合模导向机构的设计，第七章脱模推出机构设计，第八章复位装置的设计，第九章侧向分型机构设计，第十章排气系统的设计，第十一章温度调节系统的设计，第十二章典型零件的制造工艺。第十三章模具的动作过程，第十四章结束语。2 2 塑件工艺分析塑件工艺分析2 21 1 塑件结构工艺性能分析分析塑件结构工艺性能分析分析从塑件的原图上可知该塑件壁厚较厚，达到 5 毫米，手柄处厚度甚至超过10 毫米，达到了 12mm；尺寸较大，最大处直径为 340mm；精度要求太高，为精密级别三级精度；并且有半封闭型腔，需要设计活动型芯，脱模困难。塑件侧壁有一小凸起，不能直接脱模，需要设计侧向分型机构。表面粗糙度没有特别要求,可以不用考虑，选择一般要求就可。塑件结构的特殊性，给塑件成型工艺的确定，以及模具成型零件的加工造成一定困难，现将塑件结构进行一定的改进，使其在满足使用要求的前提下，提高塑件的成型性能，提高生产效率，节约成本，提高经济效益。2 22 2 塑件结构的改进塑件结构的改进由于该塑件主要的工作尺寸在凸起处，其他的结构外形都是辅助作用，而该塑件在设计时显然对工艺性能估计不足，因此有必要对它们进行一定的改进。1) 塑件壁太厚，浪费材料，而且造成成型困难，生产效率下降，因此，把手柄内腔，尾盖底面尺寸厚度改成 3.5mm。2) 手柄尺寸 12mm 太厚，成型时容易造成缩孔，而改小后使用不方便，考虑到手把主要用处是安装在配套零件上以后便于取出，因此，在手把外表面设计一个凹槽，使厚度减少，提高成型工艺性能。3) 手柄内凹，圆角设置不合理，塑件壁厚不均匀，因此取内圆角半径为R10mm，外圆角半径为 R13.5mm，使圆角处壁厚均匀为 3.5mm。4) 尾盖上端面手柄处两个半圆边沿的圆角，设计图纸为手把处为 R5mm,半圆处为 R15mm，在实体造型时发生干涉，建议统一为 R5mm。便于实体造型，同时也有利于模具加工和注塑成型。5) 尾盖外圆凸台，图纸尺寸为单边高为 1.3mm，尾盖产生的弹性变形不足以满足装入尾盖试验件孔内。而且凸台直径为 336.6mm，公差为 0.2mm， 查表 2.1可知，该塑件精度等级过高，将造成加工困难，成本高。由于拟定选择 ABS 作为该塑件的材料，而由塑件推荐使用精度等级可知，该塑件可以选择一般等级，四级精度，公差值为 1.2mm，因此，将整圈的凸起设置成八个小段，均匀布置在圆周上，各小段的长度约为 30mm。并且在成型以后，可以考虑在沿着塑件圆周开一些小槽，以此解决弹性不足的问题，同时也可以减低精度要求。6) 塑料端盖外端面，圆周尺寸精度要求太高，考虑到该尺寸非工作尺寸可以适当选择一般精度等级，即六级精度。公差取 2.4mm。具体的改进内容见附图塑件改进图。表 2.1 塑件推荐选用精度3经过改进的尾盖塑件实体造型4如下：图 2.1 改进尾盖塑件造型2 23 3 塑件材料的选择塑件材料的选择由于该塑件的使用条件比较特殊，要求尺寸稳定性好，耐老化，能长久贮存，并且要有一定的机械强度和弹性。因此对塑件材料的选择很重要。表 2.2 常用热塑性塑料基本特征和用途用 途品 名特 征 电 气机械建 筑用品其 他PVC强度、电器绝缘性、 耐药品性、加可塑 剂会软化、耐热性。电线被覆、 电线管、 绝缘材料、 胶带。车用座 垫、化 学工厂 配管。水管、塑料 地板、屋顶 材料、隔热 材料。手提袋、皮 带、塑料鞋。玩具、 农业用 薄皮、 涂料。PVDC比 PVC 耐药品性大。车用座 垫。防虫网、家 俱表层皮涂 膜。防湿纸、帐 篷、唱片、 发泡体、软 水管。渔网、 成型品、 发泡体。PVAC无色透明，接着性 好、耐旋光性佳、 耐热差，吸水性大、 大部分之溶剂皆可 溶。皮带。涂料、地板、 安全玻璃。工作服、袜 子、塑手套。PVAL 的 原料、 口香糖PVA无色透明弹性体， 耐热、绝缘、软化 点高。电线被覆。安全硝 子的中 间膜。安全玻璃涂 料。合成纤维、 接着剂、塑 料皮。PMMA无色透明、光学性 良、强韧、绝缘性 好、加工性好。照明器具 零件、透 明板。防风玻 璃、车 尾灯。广告灯、灯 座、广告牌。纽扣及其它 装饰品。眼镜、 假牙、 光学零 件。续表 2.2用 途 品名特 征 电 气机械建 筑用品其 他PS无色透明，易于染色，绝缘性佳，耐水、耐药品、不耐冲击。收音机外壳、电视柜、绝缘物。车尾灯、冷冻库壁。百叶窗、隔热材料、招牌。杯子、容器、各种箱子、牙刷、梳子玩具、婴儿车、软垫用品。PA强韧、自己油滑且耐磨、吸震性强、耐热、耐寒、耐药品。电线被覆、电器零件。齿轮、轴承、座垫。户车、尼龙皮（农业用） 。梳、包装材料、刷子、家用品。渔网、衣材用品、医疗器具。PA强韧、自己油滑且耐磨、吸震性强、耐热、耐寒、耐药品。电线被覆、电器零件。齿轮、轴承、座垫。户车、尼龙皮（农业用） 。梳、包装材料、刷子、家用品。渔网、衣材用品、医疗器具。PE比水轻、柔软、不耐热、耐药品、耐电气绝缘、接着印刷差。电波机器零件、电线被覆。挡泥板，迫紧。水管。包装材料、食器、容器药品、水筒。玩具、杂货。氟素树脂高低温电器绝缘、耐药品性、强度很大、耐热佳。高级绝缘材料、绝缘管、电线。轴承、输送带。耐药品管。CA透明，可挠性、加工性良好、着色易。收音机壳、电话机。汽车方向盘、电扇叶片。涂料。照相胶卷、录音带、文具。难燃烧物。续表 2.2品名特 征用 途PP最轻的塑料，机械 强度比 PE 高、电 气、耐水、耐药品。电气绝缘 材料，电 气制品之 被覆。机器包装 薄皮。洗脸盆、容 器、食器。胶卷、 水管、 各种成 型品。POM强韧、耐久、力大、 耐热、耐药品、类 似尼龙、耐磨耗。高级绝缘 材料。金属代用 品、齿轮、 弹性凸轮。窗帘滑动 器、各种 受把。容器类。各种成 型品、 玩具。PC高低温之机械性良， 特别耐冲击，低温 安定性好、耐候、 透明性。计算器零 件、电气 零件。精密机械 零件、螺 帽、齿轮、 轴承等。安全帽、 涂料。家庭用品、 胶卷。接着剂。ABS乳白色半透明，冲 击性比 PS 差，流 动性佳，耐热性佳。