塑料电器盒外壳模具设计毕业设计（论文）.doc

闽南理工学院毕业设计（论文）题 目 塑料电器盒外壳模具设计 系 别 光电与机电工程系 专 业 模具设计与制造 班 级 学 号 姓 名 指导教师 完成时间 评定成绩 2011 年 05 月 10 日摘 要本设计论文系统阐述了塑料电器盒外壳模具设计过程，根据塑料电器盒外壳模具的形状和生产要求，编制塑料电器盒外壳模具的设计过程，初步制定了总体模具的设计方案。采用注射模成型设计,采用单型腔布局，使用液压侧向抽芯和斜导柱侧向抽芯机构，推杆顶出机构。本论文首先对塑料电器盒外壳模具进行了详细的工艺性分析，然后进行注射模结构设计，接着对整个模具的进行相关校核，最后完成整个塑料电器盒外壳模具设计，并绘制出模具的总装图和非标准件的零件图。本设计方案结构紧凑，满足制品大批量生产、高精度、外形复杂的要求，设计参考了以往注射模具的设计经验，并结合制件性能，简化设计机构，并且运用AutoCAD等软件进行绘图，缩短了生产周期，并且获得良好的经济性能。关键词：塑料电器盒外壳；注射模设计；硬聚氯乙烯；侧向抽芯AbstractPaper describes the design of plastic electrical box system shell mold design process, plastic electrical box cover according to the shape of the mold and production requirements, the preparation of plastic electrical box cover mold design process, the initial development of the overall mold design. Firstly, plastic electrical box housing the mold of a detailed analysis of the process, and then injection mold design, mold and then associated the entire check, the last plastic electrical box enclosure to complete the mold design and mold assembly diagram drawn and non-standard parts of the part drawing. The compact design to meet the mass production products, high precision, complex shape requirements, the design reference to the former injection mold design experience, combined with parts performance, simplify design agencies, and the use of AutoCAD software, such as drawing, reduced production cycle and to obtain good economic performance.Key words：Plastic electrical box cover; injection mould design; HPVC; lateral loose core 摘 要2Abstract31、 绪论12、 塑料电器盒配件外壳模具设计22.1 模具的选材及塑件工艺分析与设计22.1.1 模具材料的选择22.1.2 塑料模具制造技术要求22.1.3 塑件的工艺分析与设计32.1.4 材料的选择42.2 型腔以及浇注系统的确定42.2.1 型腔数目的确定52.2.2 型腔的布局52.2.3 分型面的设计52.2.4 浇注系统的设计52.3 成型零件设计72.3.1 成型零件的尺寸计算：82.3.2 模具型腔、型芯侧壁厚度的计算82.4 侧向分型与抽芯机构的设计92.4.1 抽芯距确定与抽芯力计算92.4.2 斜导柱的设计102.4.3 斜滑块的设计112.4.4 滑块导滑槽的设计122.5 结构零部件的设计122.5.1 模架的选择：122.5.2 合模导向机构的设计132.6 推出机构的设计142.6.1 推出机构结构142.6.2 斜顶顶出机构的设计142.6.3 脱模力的计算142.6.4 拉料杆的设计152.7 确定冷却系152.8 模具型腔型芯的加工工艺152.9 注射件成型的缺陷分析162.9.1 飞边162.9.2 熔接痕162.9.3 银丝172.9.4 翘曲和变形172.9.5 欠注182.9.6 裂纹18总 结20致 谢22参考文献231、 绪论岁月流逝，三年大学生活转眼而过，为具体的巩固这三年来的学习的知识，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，即此次设计的课题为塑料电器盒配件外壳模具设计本次毕业设计课题来源于本人工厂实习，本人年初在公司实习近六个月,该公司主要生产中低档次的塑料模具，加工些零件,此副模具应用广泛，但成型难度大，模具结构较为复杂，对模具工作人员是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。在此次设计中，主要用到所学的注射模设计，以及机械设计等方 面的知识。着重说明了一副注射模的一般流程，模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等，而主要环节集中在塑料模具的设计和成型工艺的制定这两个方面。通过本次毕业设计，使我加深了解模具设计的过程，并懂得了如何查阅相关资料和怎样去解决在实际工作中遇到的实际问题，在编写说明书过程中，我参考了塑料模成型工艺与模具设计、实用注塑模设计手册和模具制造工艺等有关教材。引用了有关手册的公式及图表，并得到了老师同学的指导与帮助。且水平有限，时间仓促。设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳请各位老师和同学批评指正，以达到本次设计的目的！2、 塑料电器盒配件外壳模具设计2.1 模具的选材及塑件工艺分析与设计2.1.1 模具材料的选择选择模具材料的主要指标有：1、模具材料的基本性能 要考虑模具材料的耐磨性、韧性、硬度和红硬性（红硬性是指模具材料在一定温度下保持其硬度和组织稳定性抗软化的能力）。还要根据实际工作条件，分别考虑其实际要求的性能，如抗氧化能力、抗压强度、抗拉强度和抗弯强度、疲劳强度等。总之，选用高质量、高性能、高精度的模具材料的精料和制品，高效率、高速度低成本地生产高质量的模具，已经成为当前工业发达国家模具制造的主要发展趋势，我国也正在向这一方向发展。根据材料选择原则，综合塑料质量要求和模具结构等，本模具型腔和型芯就采用3Cr4Mo。2.1.2 塑料模具制造技术要求每个需要加工的零件，都必须按照图样要求制定其加工工艺，然后分别进行粗加工、半精加工、热处理及精修抛光。本套模具零件的主要加工方法有机械加工（车削加工、铣削加工、刨削加工、磨削加工）、精密加工（成型磨削）、特种加工（电火花加工、电火花线切割）等。具体根据各零件的要求和工艺要选择使用。其中，型腔主要是用电火花加工，型芯也主要是用电火花加工和电火花线切割，以及成型磨削等。模具精度是影响塑料成型件精度的重要因素之一。为了保证模具精度，制造时应达到如下技术要求：1. 组成塑料模具的所有零件，在材料、加工精度和热处理质量等方面均应符合图样的要求。2. 组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度要求。3. 模具的功能必须达到设计要求。4. 为了鉴别塑料成型件的质量，装配好的模具必须在生产条件下（或用试模机）试模，并根据试模存在的问题进行修整，直至试出合格的成型件为止。2.1.3 塑件的工艺分析与设计塑件的工艺分析【塑件成型工艺分析】如图1-1 图1-12.1.4 材料的选择本产品为电器连接件，首先从它的使用性能上分析必须具备有一定的综合机械性能包括良好的机械强度，和一定的耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和绝缘性。能满足以上性能的塑料材料有多种，但从材料的来源以及材料的成本考虑，PP更适合些。PP是目前世界上应用最广泛的材料，它的来源广，成本低，符合塑料成型的经济性。因此，在选用材料时，考虑采用PP就能满足它的使用性能和成型特性。     PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在140。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。 由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。 均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。 注塑模工艺条件 ：    干燥处理。如果储存适当则不需要干燥处理。 2.2 型腔以及浇注系统的确定2.2.1 型腔数目的确定根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短注射能力、模具成本等要求来综合考虑。根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n ，即 n 本工件是小型件，表面精度有要求， 根据上述公式及要求估算，一模二件。2.2.2 型腔的布局为了节省材料，节省成本，同时提高产品的质量与生产效率，型腔的采用一模2腔，且产品为配对的产品。2.2.3 分型面的设计(1) 分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处 (2) 使塑件留在动模一边，利于脱模 (3) 将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧，以保征同心度 (4) 抽芯机构要考虑抽芯距离 (5) 分型面作为主要排气面时，分型面设于料流的末端。考虑到本零件的表面粗糙度要求较高，所以选择其上表面作为分型面，可以降低模具的制造难度，也便于塑件的成型和出件。 2.2.4 浇注系统的设计（1）主流道的设计a) 主流道如端凹坑球面半径R13比注射机的、喷嘴球半径R12大12 mm；球面凹坑深度35mm；主流道始端入口直径d比注射机的喷嘴孔直径大0.51mm；一般d=2.55mm。b) 主流道末端呈圆无须过渡，圆角半径r=13mm。c) 主流道长度L以小于60mm为佳，最长不宜超过95mm。d) 主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；其材料常用T8A，热处理淬火后硬度5357HRC。其形状结构如图（2-1）所示：图2-1根据以上所选择注射机的有关参数取主流道球面半径R=20mm，主流道的小端直径d=5mm为了方便将凝料从主流道中取处，将主流道设计成圆锥形，其斜度为1-30，经计算可得主流道大端面直径D=9mm，为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径r=6mm的圆弧过渡。如图（2-1）所示(2) 主流道衬套的固定采用上模板固定的方式，如图（2-2）所示； 图2-2其具体固定方式如左图所示：（3） 分流道的设计分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道的长度等因素来确定。根据有关参数确定分流道的截面形式为半圆形，其半径为 r=6mm.(4) 浇口设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用中心浇口较为理想。考虑到塑件本身的特殊性，从中心进料，在模具的本身又是采用镶拼式的结构，有利于填充、排气。故采用截面为扇形的扇形浇口。如图（2-3）所示图2-3(5) 排溢系统设计当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。根据塑件的结构特点和型芯型腔以及模具的结构，本副模具因为型芯是采用镶拼结构，固采用利用间隙配合排气，同时，钳工在加工时，适当在分型面上开设很小的排气槽（PP排气槽深度为0.03）。2.3 成型零件设计模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件即成型零件设计，包括凹模、型芯、镶块、凸模和成型杆等。成型零件决定塑件的几何形状和尺寸。成型零件工作时，直接与塑料接触，承受塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑料间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键零件进行强度和刚度校核。成型工作零件的工作尺寸计算时应采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。2.3.1 成型零件的尺寸计算：1.影响成型零件的尺寸因素：（1）.塑件的收缩率，其值为s=（Smax-Smin ）Ls;（2）.模具成型零件的制造误差；参考塑料成型工艺与模具设计P所列出的经验值，成型零件的制造公差约占塑件总公差的-,或取IT7-IT8级作为模具制造公差。模具成型零件制造公差用z表示。收缩率的波动引起塑件尺寸误差随塑件的尺寸增大而增大。在计算成型零件时，所用到的收缩率均用平均收缩率来表示= ×100%考虑到工厂模具制造的条件，取制造公差Z=/4.=0.75具体的尺寸计算如下：2.型腔主要尺寸计算通过计算得型腔图如2-4所示图2-42.3.2 模具型腔、型芯侧壁厚度的计算（1）型腔侧壁的计算塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底版厚度过小，可能因硬度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足产生翘曲变形导致溢料和出现飞边，降低塑件尺寸精度和顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。整体式型腔与组合式型腔相比刚度较大。由于底板与侧壁为一体，所以在型腔底面不会出现溢料间隙，因此在计算型腔壁厚时变形量的控制主要是为保证塑件尺寸精度和顺利脱模。矩形板的最大变形量发生在自由边的中点上。壁厚的计算公式参考模具设计与制造手册表2-158凹模侧壁和底板厚度的计算。 2.4 侧向分型与抽芯机构的设计由于本塑件的侧壁上有两个矩形和一个圆形孔，因此需要设计侧抽芯机构。侧向分型与抽芯机构根据动力来源的不同，有机动、液压或气动以及手动等三大类。本塑件采用机动侧向分型与抽芯机构,它是利用注射机开模力作为动力，通过有关传动零件使力作用于侧向成型零件而将模具侧向分型或把侧向型芯从塑料制件中抽出，合模时又靠它使侧向成型零件复位。这类机构虽然结构比较复杂，但分型与抽芯不需手工操作，生产率高，而且结构紧凑、动作安全可靠、加工制造方便。根据传动零件的不同，这类机构可分为斜导柱、弯销、斜导槽、斜滑块和齿轮齿条等许多不同类型的侧向分型与抽芯机构，本次设计选用斜导柱侧向分型与抽芯机构。2.4.1 抽芯距确定与抽芯力计算 侧向型芯或侧向成型模腔从成型位置到不妨碍塑件的脱模推出位置所移动的距离称为抽芯距.用s表示,为了安全起见,侧向抽芯距离通常比塑件上的侧孔、侧凹的深度或侧向凸台的高度大23mm，所以我们选取s=5mm，抽芯力的计算同脱模力计算相同，一般用如下公式估算： 其值与塑件的几何形状及塑料的品种、成型工艺有关。2.斜导柱侧向分型与抽芯机构斜导柱侧向分型与抽芯机构是利用斜导柱等零件把开模力传递给侧型芯或侧型芯块，使之产生侧向运动完成抽芯与分型动作。斜导柱侧向分型与抽芯机构主要有与开模方向成一定角度的斜导柱、侧型腔或型芯滑块、导滑槽、楔紧块和侧型腔或型芯滑块定距限位装置组成。2.4.2 斜导柱的设计 图(2-5 )斜导柱的形状图2-5斜导柱的形状如图(8)所示,其工作端的端部可以设计成锥台形或半球形。由于半球形车制时比较困难，所以我们设计成锥台形。为了避免端部锥台也参与侧抽芯，导致滑块停留位置不符合原设计计算要求。所以斜角大于斜导柱倾斜角，我们取。斜导柱的材料选用T10碳素钢，热处理硬度HRC=60，表面粗糙度。斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合。由于斜导柱在工作过程中主要用来驱动侧滑块作往复运动，侧滑块运动的平稳性右导滑槽与滑块之间的配合精度保证。而合模是的最终准确位置由楔紧块决定。因此，为了保证运动的灵活性，滑块上斜导孔与斜导柱之间可以采用较松的间隙配合。1. 斜导柱倾斜角的确定 斜导柱轴向与开模方向之间的夹角称为斜导柱的倾斜角，它是决定斜导柱抽芯机构工作效果的重要参数。的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距和受力状况等起着决定性的影响。 由公式： 由以上公式可算得 =15o。以下图（2-6）是斜导柱抽芯时的受力图：图2-6 图（2-6）斜导柱工作长度与抽芯距关系及受力图从图中可知： ；侧抽芯时所需的开模力。比较理想。2、斜导柱的直径计算斜导柱的直径主要受弯曲立的影响，由于其计算比较复杂,所以采用查表的方法来确定斜导柱的直径,由上面的计算知道，Fc=1.164KN,a=15o,所以根据塑料成型工艺与模具设计表5-20查得最大弯曲力Fw=1.2KN。所以根据Fw和Hw以及a在表5-21中查得斜导柱的直径d=10mm.3、斜导柱的长度计算由塑料成型工艺与模具设计书中公式5-65得：斜导柱的总长。2.4.3 斜滑块的设计斜滑块是斜导柱侧面分型抽芯机构中的一个重要零件部件，它上面安装有侧向型芯或侧向成型块，注射成型时塑件尺寸的准确性和移动的可靠性都需要它的运动精度保证。滑块的结构可分整体式和组合式。在滑块上直径制出侧向型腔的结构称整体式，分开加工称组合式。2.4.4 滑块导滑槽的设计成型滑块在侧向分型抽芯和复位过程中，要求其必须沿一定的方向平稳地往复移动，这一过程是在导滑槽中完成的。根据模具上侧型芯的大小、形状和要求的不同，以及个工厂的具体使用情况，滑块与导滑槽的配合形式也不一样，一般采用T形槽或燕尾槽导滑。组成导滑槽的零件对硬度和耐磨性有一定的要求，一般情况下，整体式导滑槽常在动模板或定模板上直接加工出来，常用的材料为45钢。根据本塑件的特征，采用T形槽导滑的形式，采取在定模板上直接加工出，选用材料为45钢，为了便于加工和防止热处理变形，所以调质至30HRC后在铣削成形。盖板材料用T10纲，硬度要求HRC>=50.导滑槽与滑块部分采用H8/f8间隙配合。配合部分的表面要求比较高，表面粗糙度应Ra<=0.8。导滑槽与滑块还要保持一定的配合长度，因为滑块完成抽拨动作后，其滑动部分仍应全部或有部分的长度留在导滑槽内，滑块的滑动配合长度要大于滑块宽度的1.5倍，而保留在导滑槽内的 长度不应小于导滑配合长度的2/3。否则，滑块开始复位时容易偏斜，甚至损坏模具。2.5 结构零部件的设计2.5.1 模架的选择：根据模具的尺寸和型腔数量等相关参数选择：模板尺寸为420*400*3501、模具闭合高度的确定：根据所选择模板的高度尺寸， H1=30，H2=130，H3=80，H4=150，H5=30。模具的闭合高度：H=30+130+80+150+30+15=4352、注射机有关参数复校本模具的外形尺寸为420mm×400mm×350mm的标准模架。XS-ZY-250型注射机的最大安装尺寸为1100mm×1100mm。故能满足模具的安装要求。模具的闭合高度H是803mm。1000F2型注射机允许模具的最小厚度是H=450mm ,最大高度是H=1150 mm ，即模具满足HHH的安装条件。1000F2型注射机的最大开模行程S=1150mm满足要求 SH+ H+ H+ H+ H+ (510)mm由经验证明：1000F2型注射机能满足使用要求，故可采用2.5.2 合模导向机构的设计导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。一、导向机构的作用分析 1、定位作用 模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确；导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。 2、导向作用 合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。 3、承受一定的侧压力 塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧压力，以保证模具的正常工作。若侧压力很大时，不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构。二、 导套和导柱的选择本模具采用导柱导向机构导向。（一）导柱 1、导柱的结构形式 导柱采用1表2-111标准形式，这种形式结构简单，加工方便，用于简单模具。2、导柱结构和技术要求 (1) 长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812mm，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔(2) 形状，导柱前端应做成锥台形或半球形，以使导柱顺利进入导向孔。(3) 材料 导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此多采用Y8、T10钢经淬火处理，硬度为HRC5055。导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8m,导向部分表面粗糙度Ra为0.80.4m。(4) 配合精度 导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过渡配合；导柱的导向部分通常采用H7/F7或H8/f7的间隙配合。（二）导套1、导套的结构形式 本模具的结构形式采用1表2-114形式，这种形式结构较简单，便于加工。 2、导套的结构和技术要求(1) 形状 为了使导柱顺利地进入导套，在导套的前端应倒圆角，导柱孔最好作成通孔，以利于排出孔内空气及残渣废料。如模板较厚，导柱孔必须作成盲孔时，可在盲孔的侧面打一小孔排气。(2) 材料 导套与导柱用相同的材料或同合金等耐磨材料制造，其硬度应低于导柱硬度，以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛。导套固定部分和导滑部分的表面粗糙度一般为Ra0.8m。(3) 固定形式及配合精度 导套用环形槽代替缺口，固定在定模板上。用H7/f7或H7/k6配合镶入模板。2.6 推出机构的设计2.6.1 推出机构结构推出机构的设计主要考虑以下几项的原则：1. 推出机构应尽量设计在动模的一侧；2. 保证塑件不因推出而变形损坏；3. 机构简单动作可靠；4. 保证良好的塑件外观；5. 合模时的真确复位。2.6.2 斜顶顶出机构的设计根据要求脱模时塑件不变形，不损坏，顶件位置位于制件不明显处。鉴于次塑件本身结构的特殊性和表面的要求，本塑件外形较大，锁模力不大，同时又有曲面所以采用斜顶顶出机构。如下图所示2.6.3 脱模力的计算注射成型以后，塑件在模具中冷却定型，由于体积收缩，对型腔产生包紧力，塑件必须克服磨擦阻力才能从模腔中脱出。其受力图如下：力的平衡原理，列出平衡方程式： Ft=AP(µcos-sin)模内冷却一般取（0.81.2）×107；在此取中间值1.0×107。 先计算A值：A=（350×300+400×265）×2=422000 Ft=Ap(µcos-sin)=422000×（0.2×cos40-sin40） =4.2×108KN。2.6.4 拉料杆的设计因为分流道比较的长，一根拉料难以将凝料拉出，故选用3根拉料杆。2.7 确定冷却系此模具的平均温度为70，用常温20的水作为模冷却介质，其出口温度为30，产量为432。1、求塑件在硬化时每小时释放的能量查表可知ABS的单位热流量Q为35×104J·kg-1.Q=WQ=0. 432×35×104J·kg-1= 15.12×104 J·kg 2、求冷却水的体积流量V=0.0036 （m）由体积流量V查表可知所需的冷却水的直径非常小。由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。型芯型腔冷却系统如如零件图所示2.8 模具型腔型芯的加工工艺有了以上的设计准备，就可以进入绘图工作阶段。装配图是机械设计中设计意图的反映，是机械设计、制造的重要技术依据。在部件和零件设计和制造及装配时，都需要装配图。本模具装配图表达了模具的工作原理、零件的安装配合关系和各零件的主要结构形状以及装配、检验和安装时所需要的尺寸和技术要求。本套图纸中还有一张型芯组件图，表达了主型芯、镶块和动模板之间的位置和配合关系。零件图是设计部门提交给生产部门的重要技术文件，它更具体的反映了设计者的意图，表达了机械或部件对零件的要求（包括对零件的结构要求和制造工艺的可能性、合理性要求等），是制造和检验零件的依据。本套模具图纸中详细标注了零件的各个尺寸和公差，位置公差和粗糙度等。在设计中绘图主要用计算机绘图，使用的软件主要有：ug、Auto CAD/2004等。在绘制塑件图、装配图和零件图时，由于自己的水平有限，仍有许多不合理的地方需要改进，需进一步提高图纸质量2.9 注射件成型的缺陷分析模具设计制造完后，要进行试模。成型过程中,由于受材料、模具、成型设备等多种因素的影响,制品的质量经常会出现各种各样的缺陷。理解质量缺陷形成的过程和原因,掌握消除制品缺陷的方法对实际生产具有非常重要的作用。现列举几种常见的缺陷作以扼要分析论述。 常见塑件缺陷及预防措施 2.9.1 飞边 现象:当塑料熔料被迫从分型面挤压出模具型腔而产生薄片时便形成了飞边,又称溢边、披锋、毛刺等。 (1)模具缺陷。这是产生溢料飞边的主要原因。必须认真检查模具分型面是否贴合,是否有缝隙或损伤。特别是在大型成型品的情况下,模具一般都会发生变形,此时,有无支柱对飞边也有影响。如果没有支柱,变形缝隙就会增大,飞边也会增多。 (2)合模力不足。应检查合模力设定值,加大合模力,或考虑减少型腔数及改用合模吨位大的注塑机。 (3)熔料过热。应适当降低料筒温度、喷嘴及模具温度,加快树脂固化,这样飞边就不容易出现。同时,应选用流动性稍低的原料,否则树脂流动性越好,树脂就越容易进入缝隙,因此飞边也就越大。 (4)工艺条件控制不当。必须做到延缓注射速度;降低注射压力。 2.9.2 熔接痕 现象:由于来自不同方向的熔融树脂前端部分被冷却、在结合处未能完全融合。一般情况下主要影响制品的外观,严重时对制品强度产生影响。 主要原因及解决方法: (1)注射压力太小或注射速度慢。必须提高注射速率,增加注射压力,使熔料在高压下快速充模,以达到良好的自然熔合。 (2)料温或模温太低。低温熔料的分流汇合性能较差,容易形成熔接痕。对此,应适当提高料筒、喷嘴及模具的温度,或者延长注射周期,促使料温上升。 (3)制品形状不良。塑件结构如果设计不合理,壁厚薄不均匀,使熔料在薄壁处汇合。所以在设计塑件形体结构时,应确保塑件的最薄部位必须大于成型时允许的最小壁厚。此外,应尽量减少嵌件的使用且壁厚尽可能趋于一致。 (4)模具排气不良。检查冷却系统和排气孔情况。如果模具排气不良,需在可能产生熔接线位置开设排气槽或增加排气孔,使型腔内残留空气和挥发成份排出顺畅。从而提高其熔结效果。 2.9.3 银丝 现象:成型制品表面沿着熔料流动方向形成的喷溅状线条或银白色纹理,称为银丝或条纹。 主要原因及解决方法: (1)熔料中含有易挥发物。银丝主要是由于树脂的吸湿引起的。原材料选用及处理方面,应延长原料干燥时间,一般应将树脂在比其热变形温度低1015的条件下烘干,降低原料含水量、挥发物。工艺操作方面,应调高背压,降低螺杆转速。 (2)熔料塑化不良。需适当提高料筒温度和延长成型周期,并使其温度均匀。 2.9.4 翘曲和变形 现象:制品翘曲变形是指注塑件的形状偏离了模具型腔的形状,这是注塑件常见的缺陷之一。 主要原因及解决方法: (1)由成型条件引起残留应力造成变形。可通过降低注射压力、提高模具温度并使模具温度均匀以及提高树脂温度来解决。在采用这一方法时,最好与对塑件退火的热处理结合起来,以消除应力。 (2)冷却不当。对于模具冷却系统的设计,应尽可能在贴近温度容易升高、热量比较集中的部位设置冷却回路。 (3)注塑件壁厚不均造成收缩不一致。因冷却速度不同和产生紊流而造成尺寸不稳定及制品变形;薄壁部分的熔体冷却迅速,粘度提高,引起翘曲。设计塑件结构时,在可能的条件下应尽量使壁厚均匀一致。 2.9.5 欠注 现象:熔体在没有充满型腔就冷凝了,料流末端出现部分不完整,导致产品缺料。 主要原因及解决方法: (1)计量值偏小,供料不足。检查计量值,注射结束后,检查机筒内是否有残留的缓冲量。适当增加射料杆注射行程,增加供料量。 (2)浇口设计不良。应设法改善模具浇注系统的滞流缺陷,如合理设置浇道位置,扩大浇口尺寸、流道和注料口尺寸,必要时可采用多点进料的方法。 (3)塑料流动性不足。提高流动性的方法如下:提高树脂温度;提高模具温度;提高注射速度;增加注射压力和延长注射时间;降低v-P切换位置(使之接近O)。这些措施可以降低熔体的粘度以增加熔体的流动性。 (4)模具排气不良。流动末端排气不畅有时也会出现缺料。排气口应尺寸充足,位置适当。对于型腔较深的模具应在欠注部位增设排气沟槽或排气孔,排气孔应设置在型腔的最终充填处。 (5)产品结构设计不合理。应改变制件几何形状,通常塑件厚度超过8mm 或小于0.5mm都对注塑成型不利, 设计时应避免采用这样的厚度。如果制件结构复杂或壁厚过薄而引发的欠注,就需要增加壁厚或降低流经方向的复杂程度。 2.9.6 裂纹 现象:成型制品表面开裂形成裂缝叫做裂纹,是塑料制品较常见的一种缺陷。其主要成因是塑件结构设计不良和应力变形所致。这里的应力主要包括残留应力和外部应力。 主要原因及解决方法: (1)制品设计不合理。塑件结构中的尖角及缺口处通常会导致部件有缺陷及应力集中,导致塑件表面产生裂纹及破裂,因此塑件的转角都应尽可能采用最大半径做成圆弧。这样不但可减低应力集中的因素,而且可以使塑料流动得更顺畅和成品脱模时更容易。 (2)充填过剩,残留应力太高引起的龟裂,可从以下几个方面进行消除: 如果龟裂最主要产生在直浇口附近,那么依据直浇口压力损失最小的特点,可考虑改用多个针形点浇口、侧浇口及柄形浇口等方式。 因为注射压力与残余应力是正比例关系,所以也可以通过降低注射压力,以减小残余应力。这是一种最简便的方法。 一般情况下,模温较低时容易产生应力,故可适当提高模具温度。注射和保压时间过长也会产生应力。应将其适当缩短,或进行多次保压切换效果较好。 (3)外力导致应力集中。如果模具型腔脱模斜度不够,塑件表面也会出现擦伤形成褶皱花纹。出现这类缺陷后,应认真检查和校调顶出装置,使顶针顺利顶出制品而不发生冲撞。顶杆应设置在脱模阻力最大部位,如台、加强筋等处。 上述对影响塑件成型质量因素的分析,为我们找出各种常见塑件缺陷的原因及制定改进措施提供了可靠依据。注塑件的缺陷种类有很多,上面仅列举了最常见的几种,并讨论了处理方法。在实际注塑加工生产中,经常会同时出现多种质量缺陷,这时就要根据实际情况灵活选择多种相应的解决方法。同时,针对注塑件可能存在的缺陷,在设计阶段需要遵循模具设计和制品结构设计的相关规范和原则,不仅可缩短消除制品缺陷的时间,而且可减小产品不良率,有利于提高经济效益。 总 结经过几个月的工厂数控铣床实习以及学校近一个月的时间，毕业设计终于算是划上一个句号了。本次设计是一个全面性的设计，是对大学课程的一次全面性的总结和回顾。本次毕业设计翻阅了大量的参考书，巩固了以往所学的模具设计、公差与配合、机械制图、制造工艺等相关知识，对许多课程和知识起到了穿针引线的作用，使我们对大学所学的知识进行在次重新的整理、理论跟实际联系在一起，为我们即将踏入社会做了一个初步的准备。更重要的是，通过本次毕业设计对我们所掌握的模具知识实际应用能力起到了检验的作用，通过系统设计，发现自己的不足和缺陷,还有很多地方值得我们学习.在设计过程中我们通过市场调研、查阅大量的文献资料，确定自己塑件的外形及内部结构。采用三维造型软件Pro/E设计出塑件的内外结构，用AutoCAD绘出二维图，在结构设计过程中，运用结构分析软件MSCPatran分析按钮受力后的结构强度、刚度及应力等，对结构进行不断修正，我们发现机械设计、工业产品设计、材料力学、理论力学等课程的知识在这个阶段都有所体现，对以前所学课程也是一个综合应用的过，提高了我们对这些软件的应用能力。通过了本次设计我们已初步掌握了工程技术人员的设计思想，掌握了模具的相关知识，已基本能掌握了一套模具设计与制造的过程。在设计中，通过查阅网络资料，向在外面工作和实习的同学和老师请教，最大可能地了解实际生产中注塑模具的实际设计和制造情况。在设计中广泛采用标准件。设计参数的选择不局限于课本和老资料，而是根据实际情况来选择和使用。比如模具零件的热处理硬度，按课本要求很多都要达到50HRC以上，而实际情况是只要达