模具毕业论文之塑料模具篇

安小烟

运用塑料模具设计、机械制图、公差与技术测量、机械原理及零件、模具材料及热处理、模具制造工艺等先修课程的知识，分析和解决塑料模具设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识；使我逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，基本掌握塑料模具设计的一般规律，培养出了分析问题和解决问题的能力；通过计算、绘图和运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行塑料模具设计全面的基本枝能训练，为毕业打下一个良好的基础。
# C3 j% P# c9 \/ M第二篇 模具制造结构要求
4 o! q- Y: {3 F0 g. [! t一：模具外观
1 t; f) Y7 E$ k& O1 A2 z7 `1、模具必须有模具编号，并整齐地打在基准角长方向对面一边，大模用10~12mm字码，小模用6~8mm字码，左上角打模号，右上角打数字以确认模板顺序
[图00001]2、方铁上喷模具编号、产品名称。
3、运水接头上IN（进）OUT（出）标志，吊环螺丝孔根据吊环大小上MXX标志。
# z" m# u7 j5 v$ N4、模板光洁，无刀纹，外观防锈、去污、整洁、美观。
二：模具基本要求
/ E& j0 @8 \/ n& @( g% v9 R1、冷却系统分布合理，尽量分布在热集中周围。（以设计基准为准）
2、分型面做KNOCK精密定位防模具生产太久而产生分离运动，定位件可采用标准件。
3、模具（前后模模胚）分型面有撬模坑，做45度斜度，大模30*30*10（深），小模20*20*10*（深）。
. P5 g- Y% t- g, ]9 I1 a4、所有尖锐边角（含螺丝孔们顶针板孔位均须倒角），导套做排气槽，在码板模上锣出。
5、分型面做锁模块，以防运输过程模具脱离，大模必须做。
4 r6 l3 M1 t7 s/ y5 O6、行位（滑块）与顶针，斜顶正投影干涉时，必须做顶针复位机构。而顶针、斜顶应尽避免和行位相互干涉。
7、行位、斜顶、耐磨块、压板都需热处理，较大行位除外。
三：定位环机嘴
1、位环外径一般情况下用￠99.8*20.特殊情况根据注塑机可用其它规格。
, N# ]( m7 z; Y5 H9 m2 `  e0 w$ i2、定位环要藏入码模内深约10MM左右，须与上码模板配合良好（间隙配合），无虚位，用螺丝固定。
3、位环要将机嘴压住，防止漏胶，机嘴必须定位。
4、机嘴配合射嘴圆弧采用大模SPR19-20左右，小模SPR13-15左右，根据设计图纸为准。
: i$ N: a( y3 D1 w3 N2 ~: N5、定位环、机嘴尽量采用标准件，以节省工期。
6、模具啤塑要用加长炉嘴时，定位环内径不小于￠80。
7、机嘴入水口尺寸小模保持￠4.0,大模￠5.0——￠5.5斜度单边1--2度 ，根据实际情况而定。
% ]2 R0 ]7 ^. h" B$ m8、板模细水口模具之机嘴：用标准机嘴与水口板之间加工斜度配合，以防机嘴烧坏。
1 _3 T* t; k6 }% K" ~' y* z9、特殊情况下，机嘴要进行适当的低度数热处理。
四：入水浇道
' J/ S- S8 V% ]5 \3 W7 b2 T1、大水口模具按产品的胶料来设计浇道与水口的大小，入水口处理产品边1.5MM左右.
2、细水口模横浇道深度X宽度,产品较小4MM*6MM,中型和大模5MM*8MM(不可过深,以免水口难以冷却,影响注塑)
6 g1 Z+ @3 K$ s) v; y/ Z* e6 I& E3、水口竖浇道,保证两块板相接处有平面台阶,一层一个台阶,直径相差0.2MM左右,并省光滑.
2 ]; ~1 N$ ^! b! M. U: m4、口板拉针,高度与水口板平或高出平面小于1.0MM,水口板可做一个R3~R4的圆球胶位,拉针如做反斜度, 斜度应在7~8度之间,直径不宜过大,约￠3~￠4左右,角上利角R0.5.
5、嘴流道省光滑,特别是潜伏式浇口必须省光滑,以防啤塑有胶粉现象发生.
6、水口流道有冷料位,流道做全圆或梯形(5度以上出模)自动注塑和模具,机嘴处冷凝料用5 度倒角形式顶出,避免用”Z”形拉料方式..
7、模,动模圆形流道夹口线不超过0.1MM,以利于保压注塑.
; F) ~3 ^8 O; |# t3 [8、进料浇口根据产品的重量、形状确定大小,深度。
五：模肉
1 i$ i( y& o6 ?" E1、后模表面光洁,去除刀纹,倒角整齐,模内镶嵌整齐无缝.
2、图纸末标出模斜度,胶位部分最少在0.5度出模斜度,需蚀纹模具要有足够的出模斜度3度以上,蚀纹每深0.1MM即加斜度1度.
4 q# o! ]3 y) x' X3、品深骨尽量做镶件,并必须双边做出斜度,底部有台阶管位.
' o3 K# N/ G  }) R, Z3 k4、骨、柱等根部厚度(T)与壁厚(t)之比例t小于0.5T,否则容易产生缩水，严重影响外观.
5、柱、胶位低都必须做R0.25~R0.5,己标明的除外.
6、壁厚不能突然改变转弯,以防固气和缩水.
* @. I0 x9 k6 ]0 L0 Q4 ?& e7、运水孔直径在Ф8以下，孔边离产品钢位不少于10MM，运水孔直径在Ф10以上，孔边离产品钢位不少于15MM。.运水孔水平相距40~50MM。
* e0 L- Z/ ?5 Z- v, W% O0 e8、薄而高的钢位及不易散热的地方.可做铍铜镶件.
9、前后模插穿分型面至少有1度斜度，严禁用直身插穿.
7 [7 _$ f' `. K/ A& L5 G: r10、镶件钻锣丝孔.便于装拆，搬运.
11、尽量避免做薄而高骨位.
12、后模表面一半用400#砂纸，去除刀纹，顶针位尽可能做到和胶位一样平
0 Y9 u, R& p3 P8 `' O" X0 e& e低于产品胶位面0.05~0.1MM。
六：行位
1、行位要顺畅，但不能有太大虚位。
: J- _5 K3 r- D* [2、前模大弹块行位要有保险钩启动，分型面锣油槽或做耐磨块.
7 e9 K' x9 T3 l3 f$ e3、行位要有弹簧或玻珠仔定位.
4、行位尽量用压板结构，严禁用T型刀原身锣出.
. h' h3 a# o' o5、行位滑动面必须做油槽，油槽不能通里边或两边，至少留5.0MM用圆铣刀或45度排布V型油槽，间距10~15MM.
6、位底部在模胚上加做耐磨硬片，材料Cr12或P20，638均可.
9 k. U' _7 K  V& d: V) N' Q2 C0 g0 x+ g7、行位压紧斜面必须做耐磨块。材料同上.
8、压紧面斜度保证要比斜导柱斜度大1~2度，保证退出时互不干涉.
3 C* x5 `+ ^5 {* v: G9、分型面底部行位滑动面均倒角1*45度便于运动，但封胶部分一定要留15MM左右.
10、行位后面一定要有防脱离机构（限位块）.
11、行位底与高之比必须大于1（特殊情况视设计图为准）.
12、小行位必须热处理，（具体视行位大小而定），行位上均要求有运水。
七：斜顶
1、顶固端要长且靠进胶位，防止斜顶松或注胶时斜顶变形.。
: L, Q  H) {: X0 ~9 N, _2、斜顶孔在模胚上的槽要镶青铜或导套定位，以防止烧坏斜顶.。斜顶无胶位部分必须做Ｖ型油槽，油槽严禁用打磨机打出。
3、斜顶底部的螺丝牙一要够深，大于１.５～２倍螺丝。
5 m% z8 {' P* C/ b! F4、顶部用Ｔ行镶块或圆型台阶镶件。避免用顶针。
5、斜顶尽量用比较好的材料，但都必须热处理（氮化）、（可以试模、改模后完成）。
八：弹簧
2 a. B8 a4 E! g- K/ u( _1、弹簧必须预压１５～２０ＭＭ或１５～２０％原长度。
$ i7 s5 ?* }: i' \' g. ?: b4 `1 o. s2、弹簧受压时不可短于原长度６０％。
3、弹簧长度超直径３倍便必须增加弹簧管柱。
1 H1 p2 p$ c* b( r. `  `! D, b+ N4、顶针板后位弹簧由工程部订好，长度方面均为平面。避免把长弹簧磨短用。
九：冷却水
) a& F+ i# E0 v* C- a) m（2）对产品图纸或提供的样品进行详细地分析和消化，注意检查以下项目。
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A、产品尺寸精度及其图纸尺寸的正确性；

B、脱模斜度是否合理；
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C、塑件厚度及其均匀性；
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D、塑料种类及其收缩率；
, _9 q/ S: f. x: m4 w# h
( F5 \+ ~2 N1 ?1 D: u, RE、塑件表面颜色及表面质量要求。

2 G+ J  J0 N$ [! ?. c2 q（3）了解该塑件材料的机械性能和物理性能，以及与注射工艺有关的参数。

（4）审核塑件的成型工艺性，讨论壁厚、肋板、圆角、表面粗糙度、尺寸精度、表面修饰、脱模斜度和嵌件安放的可行性，如果产品结构设计的成型工艺性不佳，可与设计者商榷，在不影响产品性能的前提下，由设计者对产品结构进行修改，以满足注塑成型工艺的需要。

（5）计算塑件的体积和质量。
5 H" {1 A; r' R9 N) H$ g9 R
% V6 ]. ]  ^+ P# B' H<4>、按工艺顺序进行机加。在模塑公司模具加工中心，加工模具主要有以下几种方法：车床加工、铣床加工、磨床加工、CNC加工、放电加工、线切割加工等。

7 w0 k2 ~. `2 j/ g2 i几种模具加工方法的比较：
% g0 }% `2 K  B( ?. P' w
8 t4 y: s: ?1 Q, V, Z' n1 m+ y  O1）、车床加工

加工精度： 0.02mm

# Q  |# a' N, q- J加工特性：适合孔、台阶、槽等一系列成型加工，可加工范围比较广。
. N, F; I: z+ n+ S
9 v) ^6 X* d/ Q2）、铣床加工

: n8 K  }: X' b1 C# r9 l加工精度： 0.02mm

加工特性：适合孔、台阶、槽等一系列成型加工。
, Y% _: Q! O* S4 M) O: i
3）、磨床加工
( c! h- s5 t+ D
4 {$ v# {+ `4 P: s6 B2 x1 [% N) G加工精度： 0.001~ 0.005mm
1 w# L* M, u8 I/ M+ @% q
* ^) I. i8 v% _, l, z3 i加工特性:适合圆弧、斜面、槽等精密成型加工
, k2 g4 u- f' L# d3 u4 m+ ~
0 v  Y: {" S) N0 L% i) s4）、CNC加工
; |4 i& |0 \) F& j) a' @, Z
0 V( {' T  M) R) U4 G: d7 x- c加工精度： 0.01mm

加工特性：适合公母模座、3D模仁及各类电极的粗精加工。
3 O- T/ y& D2 }; v# C  j* }
5）、放电加工
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加工精度： 0.002~ 0.01mm
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5 g/ ~2 X4 I; I! p& J& Z; k加工特性:适合于加工槽类、孔类及复杂成型类工件，可镜面加工。
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6）、线切割加工

* R7 p, g- u9 x7 v* q$ }加工精度： 0.002~ 0.005mm

' F# i) J, [  `+ x! W8 b/ ~加工特性：加工精度高、光洁性好、操作方便，可加工上下异形工件。

7 w& D$ V/ m1 W* b( {& ~<5>、在模具制造过程中装配主要由钳工来完成

装配技术分为“分离”和“集成”两种类型。集成装配：A、焊接 B、固定 C、粘接 D、嵌入技术 E、90度角卡扣；分离装配包括： A、小于90度角卡扣 B、螺扣装配 C、中心装配 D、压机装配。压件装配：压件装配可以使塑料组件在最低的成本下进行高强度装配。例如对卡扣装配来说，由于应力松弛，高压装配的拉力强度随着时间的流逝而减少（见图3）。设计计算必须把它考虑进去。另外，必须作使用温度周期变化的试验，以保证设计的可行性；螺纹装配：螺纹装配由分离型、组合型螺杆或整体螺杆嵌件的运用组成。材料的挠曲模量给螺件的合理装配提供了指导。 例如， 带螺纹的螺丝的弯曲模量可以达到2800Mpa。如果需要使用公制的螺丝，或者螺纹装配需要多次来完成，这就需要采用金属的细纹嵌件。

<6>、试模前我们应该了解该塑料件的机械性能和物理性能，以及与注射工艺有关的相关参数。公司里用的塑料最多就是聚丙烯(PP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）。除此之外，我们还要确定成型设备。
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(1)常用塑料的特性：

（一）聚丙烯(PP)

聚丙烯（PP）作为热塑塑料聚合物于1957年开始商品化生产，是有规立构聚合物中的第一个。其历史意义更体现在，它一直是增长最快的主要热塑性塑料，1991年它的世界总产量达到240亿磅。它在热塑性塑料领域内有十分广泛的应用，特别是在纤维和长丝、薄膜挤压、注塑加工等方面。
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- z1 w4 i1 x3 c: @9 g5 w! U' O化学和性质

, T5 x  ^. [# t1 Y+ n9 @) U  f/ Z" sPP是以金属有机有规立构催化剂（Ziegler－Natta型），使丙烯单体在控制的温度和压力条件下合成的。因所用催化剂和聚合工艺不同，所得聚合物的分子结构有三种不同类型的立体化学结构，数量也不一样。这三种结构是指等规聚合物、间规聚合物和无规聚合物。在等规聚丙烯（最常见的商品形式）中，甲基原子团都处在聚合物骨架的同一侧，这一结构很容易形成结晶态。等规形式的结晶性赋予它良好的抗溶剂和抗热性能。在前十年期间所用的催化剂技术使非等规异构体的生成达到最少程度，消除了对无价值的无规组分进行分离的必要性，简化了生产步骤。

（二）苯乙烯树脂ABS
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三元聚合物ABS从本世纪40年代开始商业化，销量逐年增长，现已成为全球销量最大的工程热塑性塑料，仅美国的销量就于1989年超过了12亿磅。在大宗商品塑料与高性能工程热塑性塑料之间，ABS占据了独特的“过渡”聚合物的位置。
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7 r1 e5 ~4 G8 ~  y+ S- T4 m化学和性质

+ X) ^( H% b6 Z) l* D: WABS的多能性来自于它的三个单体结构单元——丙烯睛、丁二烯和苯乙烯。每个组分都为最终聚合物提供了一套不同的有用的性能。丙烯睛主要提供了耐化学性和热稳定性；丁二烯提供了初度和冲击强度；苯乙烯组分则为ABS提供了硬度和可加工性。 有三种生产工艺——乳液法、连续本体法或悬浮法，任一种工艺方法所制得的ABS原料中的苯乙烯含量均为50％甚至更高。通常至少两种工艺结合使用，以使最终产物最佳化。ABS树脂属于两相体系：苯乙烯一丙烯睛共聚物（SAN）为连续相，丁二烯衍生橡胶为弹性体分散相。

实际上还有少量苯乙烯和丙烯睛在丁二烯橡胶上发生共聚合反应（接枝），本来不相容的硬SAN和橡胶相容起来。因此，人们可把ABS看作是第一个在商业上取得成功的聚合物合金之一。
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! R4 A2 B3 S1 Y) S7 g（三）丙烯酸-苯乙烯-丙烯睛（简称ASA）

ASA聚合物是无定形材料，可以采用挤塑和注塑加工制成对气候影响有极好抵抗力的产品。三元共聚物ASA的机械性能通常类似于ABS树脂，不同的是ASA的性能受室外气候的影响要比ABS树脂小得多。
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化学和性能
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三元共聚物ASA可以用拥有专利权的专利反应工艺，或接枝工艺来生产。在反应法中，ASA是通过在苯乙烯和丙烯睛（SAN）的聚合反应过程中接技一种丙烯酸酯弹性体而制得，弹性体细粉末均匀地分散入并接校在SAN分子链上。

$ I2 p6 I7 g6 T( EASA杰出的耐候性来自于丙烯酸酯弹性体。对许多塑料而言，在日光辐射特别是在光谱的紫外线一端辐射与大气中氧气共同作用下，会发生脆化和变黄。ASA部件发生这种变化所需的时间比其它塑料长得多。
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$ w# y- M0 ]" _9 k2 V8 w2 A(2)选择成型设备：

3 M0 a5 A! o9 Q7 c* Q# r9 ~% C根据成型设备的种类来进行模具，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。例如对于注射机来说，在规格方面应当了解以下内容：注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。 要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。

四、实习心得
通过实习我综合运用塑料模具设计、机械制图、公差与技术测量、机械原理及零件、模具材料及热处理、模具制造工艺等先修课程的知识，分析和解决塑料模具设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识；使我逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，基本掌握塑料模具设计的一般规律，培养出了分析问题和解决问题的能力；通过计算、绘图和运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行塑料模具设计全面的基本枝能训练，为毕业打下一个良好的基础。